Верстатобудування
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Верстатобудування

Верстатобудування, провідна галузь машинобудування, що створює для всіх галузей народного господарства металообробні і деревообробні верстати, автоматичні і напівавтоматичні лінії, комплексно-автоматичного виробництва для виготовлення машин, устаткування і виробів з металу і ін. конструкційних матеріалів, ковальсько-пресове, ливарне і деревообробне устаткування.

  Поява металоріжучих верстатів пов'язано з розвитком крупного капіталістичного виробництва, з організацією перших промислових підприємств заводського типа. Широке поширення машин-знарядь, а потім і парових машин вимагало підвищення точності обробки деталей. Це завдання могло бути вирішена лише з винаходом машин для виробництва машин і в першу чергу металоріжучих верстатів з механічним супортом. Створення механічного супорта відноситься до початку 18 ст Російський механік А. До. Нартов в 1738 побудував перший в світі верстат з механічним супортом і набором змінних зубчастих коліс. Нартов і ін. російські майстри (М. Сидоров-Красильников, С. Шелашников, Я. Батіщев) сконструювали в 18 ст ряд металоріжучих верстатів (верстати для свердління стволів гармат, різні агрегатні верстати). Проте винаходи русявий.(російський) майстрів не могли отримати широкого вживання і популярності т.к. потребность феодально-кріпосницькій Росії в невеликій кількості машин (головним чином для виготовлення озброєння) забезпечувалася окремими невеликими заводами.

  У Великобританії в кінці 18 ст склалися сприятливі умови для розвитку машинного виробництва машин. До 1790-м-коду рр. відносяться роботи англійського механіка Р. Модслі по створенню верстата з механічним супортом. Механічний супорт, перенесений з токарного на ін. металоріжучі верстати, поклав початок верстатам з розвиненим виконавчим механізмом.

  Надалі основні типи металоріжучих верстатів були сконструйовані в Німеччині, Франції і інших країнах; над їх створенням працювали багато винахідників. Так, наприклад, в 1820—30-х рр. американець Е. Уїтні розробив для збройових заводів Кольта декілька конструкцій фрезерних верстатів, в 1829 патент на фрезерний верстат був виданий на ім'я Дж. Несміту, власника крупних англійських машинобудівних заводів, в 1861 — патент на вдосконалений фрезерний верстат на ім'я американської фірми «Браун і Шарп». До 2-ої половини 19 ст було в основному розроблено моделі фрезерних, револьверних, строгальних, довбальних і ін. верстатів, головним чином для задоволення потреб того, що почався же.-д.(железнодорожний) будівництва і океанського пароплавства. Верстати здобули популярність під маркою тих, що випускали їх найбільших машинобудівних фірм «Вітворт», «Несміт», «Селлерс», «Пратт»і ін. У 1-ій половині 19 ст провідну роль в світовому С. грала Великобританія; у 2-ій половині 19 ст її випередили США. У цей же період С. почало розвиватися в Германії.

  В Росії першим підприємством по виробництву металообробних верстатів був завод Берда в Петербурзі (1790). У 1815 металоріжучі верстати став випускати Тульський збройовий завод. У 1824 в Петербурзі був побудований завод Іліса для виготовлення парових машин і верстатів. В кінці 19 ст багато машинобудівних заводів поряд з ін. продукцією виробляли верстати. Весь випуск металоріжучих верстатів в Росії в 1913 склав 1,8 тис. штук, парк встановлених верстатів в 1908 налічував 75 тис. одиниць. У загальній масі верстатів, що поступають в промисловість, питома вага верстатів вітчизняного виробництва складала всього лише 16—24%, остання частина припадала на частку імпорту.

  За роки Радянської влади С. було по суті створено заново. Здійснення прийнятого 14-м-коду з'їздом ВКП (б) в грудня 1925 рішень, що визначив генеральний курс на індустріалізацію народного господарства, зажадало першочергового розвитку важкої промисловості, вітчизняного машинобудування і поряд з цим виробництва металоріжучих верстатів. В результаті спеціальних урядових заходів, проведених в 1929—30, були створені організаційні передумови, необхідні для планового розвитку в СРСР спеціалізованої верстатобудівної промисловості. Утворення «Станкотреста» 29 травня 1929 і з'явилося датою офіційного створення самостійної галузі С. В 1930 на основі об'єднання верстатобудівних і інструментальних трестів засновано Державне всесоюзне об'єднання станкоїнструментальной промисловості «Союзстанкоїнструмент». Для підготовки фахівців відкритий Московський станкоїнструментальний інститут (Станкин); організовані верстатобудівні факультети при МВТУ(Московське вище технічне училище імені Н. Е. Баумана) ним. Н. Е. Баумана і Ленінградському політехнічному інституті ним. М. І. Калініна. В цілях створення наукової і експериментальної бази для того, що розвивається С. в 1931 в Москві був створений НДІ(науково-дослідний інститут) верстатів і інструментів (з 1933 — ЕНІМС). Вперше в СРСР і в Європі ЕНІМС в 1934 розробив агрегатні багатошпіндельні верстати.

  Реконструкція підприємств, що діють, і будівництво нових дозволили збільшити виробничі потужності по випуску металоріжучих верстатів в роки 1-ої п'ятирічки (1929—32) в 2,5 разу. За роки 2-ої п'ятирічки (1933—37) число верстатобудівних заводів збільшилося в 1,8 разу, а випуск верстатів зріс більш ніж в 2 рази. Обсяг союзного виробництва верстатів в 1937 в 33 рази перевищив рівень 1913. При цьому збільшилася не лише кількість верстатів, що випускалися, але і розширилася їх номенклатура. Почалося виробництво верстатів-автоматів і напівавтоматів, шліфувальних і зубообрабативающих, верстатів важкого типа. У 1940 загальна кількість освоєних тіпоразмеров верстатів, що випускаються, перевищила 320.

  Протягом трьох довоєнних п'ятирічок побудована велика кількість нових верстатобудівних заводів, у тому числі Краматорськ важкого верстатобудування, Київський верстатів-автоматів, Харківський радіально-свердлувальних верстатів, московський «Станколіт» і ін. До 1941 в СРСР було 37 спеціалізованих верстатобудівних заводів.

  В період Великої Вітчизняної війни 1941—45 С. було перекладено на виконання замовлень оборонній промисловості. Організація масового виробництва боєприпасів бойових машин, артилерійського і ін. озброєння зажадала створення нових спеціалізованих, агрегатних і спрощених операційних верстатів. На ряду заводів почали застосовуватися потокові методи виробництва. У роки війни побудовані найбільший новосибірський завод «Тяжстанкогидропресс» ним. А. І. Ефремова, Стерлітамакський завод ним. В. І. Леніна.

  В 1950, до кінця 4-ої п'ятирічки, було випущено 70,6 тис. металоріжучих верстатів. За 1946—50 освоєно близько 250 нових типів металоріжучих верстатів загального призначення, більше тисячі тіпоразмеров спеціальних і агрегатних. Почато виробництво автоматичних ліній з агрегатних верстатів. У 1946 була виготовлена перша автоматична лінія для обробки голівки двигуна трактора ХТЗ. У 1950 пущений автоматичний завод по виготовленню поршнів.

  До 70-м-коду рр. створені крупні центри С. з першокласними заводами, багаточисельними КБ(конструкторське бюро) науково-дослідними організаціями в союзних республіках. Так, наприклад, в Льоту. РСР створені комплекс заводів по виробництву прецизійних верстатів, філія НДІ(науково-дослідний інститут) верстатобудування (ЕНІМС) з дослідним виробництвом, відділення проектного інституту «Гипростанок»; у Вірменській РСР є ряд верстатобудівних, інструментальних заводів, діють філія НДІ(науково-дослідний інститут) верстатобудування, а також проектно-технологічний інститут. Про збільшення випуску металоріжучих верстатів див.(дивися) дані таблиці. 1.

Таблиця. 1. — Виробництво металоріжучих верстатів в СРСР

Годи

Тис. шт.

Млн. крб. (у опті цінах підприємств на 1 липня 1967)

1913 (у межах СРСР до 17 вересня 1939)

1,5

 

в сучасних кордонах СРСР

1,8

...

1928

1932

1940

1950

1955

1960

1965

1970

1971

1972

1973

1974

2,0

19,7

58,4

70,6

117,1

155,9

186,1

202,2

207,2

211,4

213,8

225,6

...

...

67,8

94,7

230

419

638

978

1053

1140

1263

1387

Знизилася доля імпорту металоріжучих верстатів у вжитку: до кінця 1966 вона складала 3% проти 10% в 1938. Технічний прогрес С. характеризується перш за все якісними змінами в структурі випуску, вдосконаленням технічних параметрів металоріжучих верстатів.

  В роки 8-ої п'ятирічки (1966—70) в результаті здійснених заходів по вдосконаленню управління галуззю і підприємствами, їх технічному переозброєнню, поліпшенню спеціалізації і організації праці значно зросла ефективність виробництва. Фондовіддача в цілому по станкоїнструментальной промисловості збільшилася на 9%, за рахунок зростання продуктивності праці отримане майже 80% всього приросту обсягу виробництва. Випуск автоматичних і напівавтоматичних ліній для машинобудування і металообробки в 1970 склав 579 комплектів і зріс в порівнянні з 1965 більш ніж в 2,5 разу (див. таблиці. 2).

Таблиця. 2. — Виробництво автоматичних і напівавтоматичних ліній для машинобудування і металообробки

Годи

1940

1950

1960

1970

1974

Комплекти, шт.

1

10

174

579

743

  При загальному кількісному зростанні випуску металоріжучих верстатів за п'ятирічку на 9% випуск прецизійних верстатів збільшився на 42,2% і в порівнянні з 1960 — більш ніж в 4 рази. Випуск верстатів особливо високої точності зріс на 74,8%. У загальному типажі верстатів в 1945 налічувалося 9 тіпоразмеров прецизійних верстатів, а до кінця 1970 більше 400. Лише координатно-розточувальних верстатів освоєно понад 30 моделей.

  На початок 1971 типаж освоєних важких і унікальних верстатів склало 450 тіпоразмеров (близько 28% в загальному типажі). Широкий і розмірний діапазон типажу верстатів, що випускаються. Велика частина створюваних важких верстатів конструюється в межах заздалегідь визначених уніфікованих гамм. Вони мають загальні конструктивні рішення і зв'язані системою широкої уніфікації вузлів і деталей.

  В 8-ій п'ятирічці отримали великий розвиток науково-дослідні і конструкторські роботи із створення сучасних металоріжучих верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ). Успіхи, досягнуті за останніх 10—15 років в розвитку електротехніки, радіоелектроніки, в створенні систем управління механізмами, дозволили приступити до освоєння верстатів з програмним управлінням, які стають одним з основних видів верстатів, що дозволяють автоматизувати технологічні процеси на підприємствах з індивідуальним, дрібносерійним і серійним виробництвом. У 1970 їх було вироблено 1588 проти 16 в 1960, в 1974—4410 шт. За 4 роки 9-ої п'ятирічки (1971—1975) освоєно і поставлено на серійне виробництво близько 60 нових моделей верстатів з ЧПУ, у тому числі більше 40 моделей верстатів з автоматичною зміною інструменту. Широкий масштаб приймають роботи із створення автоматизованих ділянок металоріжучих верстатів з ЧПУ з груповим програмним управлінням для комплексної механічної обробки однотипних деталей. Наприклад, ЕНІМС і його дослідним заводом створений ділянка, укомплектована верстатами з ЧПУ для обробки широкої номенклатури деталей типа тіл обертання (вали, фланці, втулки, диски) з централізованим управлінням від ЕОМ(електронна обчислювальна машина) і автоматизованою підготовкою програм. Для вирішення завдань по прискореному розвитку виробництва металоріжучих верстатів з ЧПУ в С. здійснюється низка заходів, в частковості на окремих заводах організовується потокове виробництво верстатів з ЧПУ, більшість найбільш кваліфікованих верстатобудівних заводів притягнена до виробництва таких верстатів. Широке вживання отримали еоектрофізичні і електрохімічні методи обробки металу, все ширше використовується розмірна обробка світловим променем. Ці методи інколи доповнюють, а у ряді випадків повністю замінюють обробку деталей різанням і тиском. Розроблені і випускаються електроїськровиє верстати для точної обробки невеликих деталей і для вирізки фасонних контурів дротяним електродом; електроімпульсні верстати — для трьохкоординатної обробки фасонних деталей; анодно-механічні, електроконтакти — для обробки злитків із спеціальних сталей і ін. робіт; светолучевиє верстати — для здобуття отворів діаметром від 0,03 до 0,5 мм в будь-яких матеріалах; ультразвукові верстати — для обробки твердих і крупних матеріалів; електрохімічні верстати і ін. Впровадження їх в промисловість дозволяє добитися істотного технічного прогресу в окремих виробництвах. Використання світлового променя і ультразвука для обробки діамантових волок і фільєр дозволило вирішити проблему комплексної обробки цих виробів, внаслідок чого тривалість їх чорнової обробки скоротилася з десятків годинників до декількох хвилин, а тривалість фінішною — в 4—5 разів.

  В 70-і рр. в С. проводиться робота із створення і впровадження у виробництво нових уніфікованих гамм верстатів. У типажі на 1971—75 встановлено 51 гамму, що включає 277 базових і 682 уніфікованих моделей верстатів. Всі верстати гамм аналогічного технологічного призначення проектуються за принципом конструктивної подібності, що створює можливість для широкій їх уніфікації, дозволяє створювати спеціалізовані виробництва.

  Розвиток конструкцій верстатів і автоматичних комплексів в найближчій перспективі здійснюватиметься в наступних напрямах: повний перехід від верстатів неавтоматичної дії до верстатів-напівавтоматів і автоматів; розширення вживання програмного управління і обчислювальної техніки в конструкціях всіх основних видів металоріжучих верстатів, в автоматичних і напівавтоматичних лініях; створення ділянок з верстатів з програмним управлінням, оброблювальних центрів; створення комплексних автоматичних ліній, ділянок, цехів і заводів-автоматів, керованих від ЕОМ(електронна обчислювальна машина), для галузей машинобудування з великосерійним і масовим випуском виробів; розробка і створення конструкцій промислових роботів, що вбудовуються в автоматичні лінії, в комплекси автоматизованих виробництв і в ін. види устаткування для масового виробництва.

  На основі досягнутих темпів розвитку і масштабів виробництва в С. у СРСР створений значний виробничо-технічний потенціал у вигляді готівкового парку металоріжучих верстатів. Динаміка розвитку парку верстатів, зниження їх вікового складу і зміна якісної структури — результат роботи сов.(радянський) С., що забезпечує матеріально-технічну базу машинобудування і металообробки. Це дозволило сов.(радянський) С. зайняти одне з провідних місць в світі по виробництву широкої номенклатури сучасних металоріжучих верстатів для найрізноманітніших потреб народного господарства.

  Успішно розвивається С. і в інших соціалістичних країнах (див. таблиці. 3).

Таблиця. 3. — Виробництво металоріжучих верстатів в окремих країнах — членах СЕВ(Рада економічної взаємодопомоги), шт.

1965

1970

1974

Болгарія

Угорщина

ГДР

Польща

Румунія

ЧССР

8063

13852

24768

31134

7163

24327

13945

14476

22219

29726

14138

35186

15466

12374

19107

33805

24834

30085

  В Болгарії за 1950—74 випуск верстатів виріс майже в 17 разів. Верстатний парк на 1 січня 1970 налічував більше 40 тис. металоріжучих верстатів, в числі яких верстати вітчизняного виробництва складають 58—60%.

  ГДР(Німецька Демократична Республіка) має розвинене С. В 1972 річний випуск верстатів склав 4,3% світового виробництва, а серед країн — членів СЕВ(Рада економічної взаємодопомоги) вона зайняла 2-е місце (за вартістю). Збільшується випуск автоматизованих, спеціальних і спеціалізованих верстатів, автоматичних ліній і агрегатних верстатів, верстатів з ЧПУ. На експорт прямує 60—75% всіх вироблюваних верстатів.

  В Польщі найбільший відсоток в загальному випуску займає група токарних верстатів. Токарні автомати і напівавтомати в 1974 склали 3,8% від загального випуску. Щорік збільшується виробництво шліфувальних верстатів, питомий вага яких в 1974 склала 15,6% від загального випуску. Збільшується випуск важких верстатів, особливо спеціалізованих, для ж.-д.(железнодорожний) транспорту, верстатів з ЧПУ.

  В Чехословакії С. — провідна галузь машинобудування. Вона має широку номенклатуру, відрізняється різноманітністю типів верстатів (легені, важкі, універсальні і спеціалізовані); виготовляється 250—290 основних видів верстатів. На долю шліфувальної групи в 1972 доводилося 42,5% загального випуску. Велика питома вага в загальному випуску верстатів займає токарна група (близько 25%). З початку 60-х рр. велика увага приділяється конструюванню і виробництву верстатів з ЧПУ різних типів.

  До 2-ої світової війни 1939—45 в Югославії не було С. В 1972 випущено близько 13 000 металоріжучих верстатів. У технічному напрямі С. СФРЮ(Соціалістична Федеральна Республіка Югославія) орієнтується на подальше розширення виробництва автоматів і напівавтоматів, верстатів з ЧПУ. Власне виробництво верстатів в Югославії ще не покриває потреби в цьому устаткуванні, тому імпорт верстатів значно перевищує їх внутрішнє виробництво.

  З капіталістичних країн найбільший розвиток С. отримало в США, ФРН(Федеральна Республіка Німеччини), Японії, Франції, Великобританії, Італії (див. таблиці. 4).

Таблиця. 4. — Виробництво металоріжучих верстатів в найбільших капіталістичних країнах

1970

1973

тис. шт.

млн. дол.(долар)

Тис. шт.

млн. дол.(долар)

Великобританія

Італія

США

ФРН

Францію

Японія

58,4

59,0

188,5

164,4

30,9

256,7

378,6

346,9

1097,7

1017,5

218,2

867,6

56,1

...

251,5

155,9

26,4

212,6

283,4

435,2

1206,4

1452,9

344,2

1117,0

  ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) — один з основних світових виробників металообробного устаткування, виробництвом якого зайнято 433 фірми. У 1974 його було випущено 206,7 тис. шт. У структурі виробництва металоріжучих верстатів найбільшу питому вагу займають за вартістю шліфувальні, притиральні і полірувальні верстати — 20,1%, револьверні верстати і токарні автомати — 16,2%, фрезерні — 13,8%, токарних, відрізних і різенарізальних верстатів припадає на частку 12,3%. ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) значно відстає від США і Японії у виробництві верстатів з ЧПУ (у 1971—816 шт.). ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) — найбільший експортер металообробного устаткування серед капіталістичних країн (у 1972 доля в світовому експорті склала 34,5%).

  В США, за даними перепису 1967, налічувалося понад 1200 підприємств, у тому числі виробництвом металоріжучих верстатів зайняте 897, виробництвом ковальсько-пресових машин — 348 підприємств, при цьому близько 60% з них дрібні. На великих підприємствах з числом тих, що працюють понад 500 виробляється 60% всій продукції галузі. У 1974 було вироблено 273 тис. металоріжучих верстатів на суму 1514 млн. дол.(долар), з них 857 автоматичних ліній і 884 верстати — для еоектрофізичних і електрохімічних методів обробки. Доля металоріжучих верстатів і систем з ЧПУ стримується приблизно на одному рівні — близько 20% від випуску у вартісному вираженні. США — країна, що в основному імпортує верстати. Це пояснюється високою вартістю робочої сили в США (як наслідок — високі ціни на устаткування). Основними постачальниками металообробного устаткування є ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) (до 80% імпорту) і Японія (12 тис. верстатів в 1972). Серед покупців американських верстатів провідне місце належить європейським капіталістичним країнам (більше 40%).

  В Японії виробництвом металоріжучих верстатів займається близько 270 фірм. За 1960—70 виробництво металообробного устаткування за вартістю збільшилося в 7 разів, загальний випуск металоріжучих верстатів — більш ніж в 3 рази (80,1 і 257 тис. шт. відповідно). У 1973 в країні було вироблено металоріжучих верстатів на суму близько 305 млрд. ієн. Прискореними темпами зростав випуск спеціальних верстатів (98 шт. в 1960 і 4046 шт. в 1973). З 1965 почалося виробництво верстатів з ЧПУ; у 1967 їх випуск склав 129 шт., в 1971—1379, а в 1974—3046. Японія вийшла на 2-х місце серед капіталістичних країн по виробництву верстатів з ЧПУ в штуках; їх вартість в 1973 склала 15,6% загальній вартості випуску металоріжучих верстатів. До 1973 Японія перетворилася з імпортера металоріжучих верстатів в експортера. На долю італійської верстатобудівної промисловості доводиться 6% вартостей світового виробництва металообробного устаткування, випуск якого в 1974 склав 185 тис. т (по вазі). Виробництвом верстатів і ковальсько-пресових машин зайнято 450 фірм. За 1965—74 їх випуск виріс в 6,3 разу за вартістю. У структурі виробництва доля свердлувальних і різенарізальних верстатів склала 26%, токарних — 14%, шліфувальних — 7,5%, фрезерних — 4,1%, розточувальних — 1,2%. Широко розвинене виробництво верстатів з ЧПУ. Італія — один з найбільших світових експортерів верстатів (4-е місце серед капіталістичних країн). На експорт прямує 40% всій верстатобудівній продукції. У 1973 було експортовано 4185 шт. верстатів з ЧПУ на суму 25 620 тис. дол.(долар)

  У Великобританії виробництвом металообробного устаткування займається близько 200 фірм, з яких на долю 20 доводиться 70% виробництв. Найбільша кількість у випуску металоріжучих верстатів за 1974 склали: токарні верстати — 38,2%, фрезерні — 11,3%, шліфувальні — 15,6%. Питома вага верстатів з ЧПУ в загальному випуску в 1974 склав 9,5% (розрахунок за вартістю). У верстатобудівній промисловості Франції в 1972 налічувалося 187 фірм. 26 припадало на частку 63,5% національного виробництва верстатів. Найчисленнішими є верстати токарно-фрезерною, свердлувально-розточувальною і в декілька меншої міри шліфувальної групи. Обсяг виробництва верстатів з ЧПУ в 1973 досяг 390 шт. (у 1972 — 8,9% загального випуску верстатів за вартістю).

  Літ.: Айзенштадт Л. А., Чихачев С. А., Нариси по історії верстатобудування СРСР, М., 1957: Розенфельд Я. С., Кліменко До. І., Історія машинобудування СРСР. (З першої половини XIX ст до наших днів), М., 1961; Прокоповіч А. Е., Технічний прогрес у верстатобудуванні СРСР. М., 1967; Костоусов А. І., Радянська верстатобудівна промисловість — до 50-летіюобразованія СРСР, «Механізація і автоматизація виробництва», 1972 №12; його ж, Завдання розвитку виробництва автоматичного устаткування, «Вісник машинобудування», 1973 № 11: Економіка станкоїнструментальной промисловості, М., 1972.

  А. І. Костоусов.

Ділянка верстатів з програмним управлінням. Модель АП-1.

Автоматична лінія. Модель ЛМ-423.

Горизонтальний свердлувально-фрезерно-розточувальний верстат з ЧПУ і інструментальним мгазіном. Модель 6906ВМФ2.

Спеціальний карусельний верстат для чорнової і чистової обробки великогабаритних деталей із сталі, чавуну, кольорових металів і їх сплавів. Модель КУ-299.

Горизонтальний свердлувально-фрезерно-розточувальний верстат з ЧПУ і автоматичною зміною інструменту. Модель 2Б622ПМФ2 (2А622Ф4).

координатно-розточувальний верстат одностоєчний особливо високій точності з ЧПУ. Модель 2Д450АФ2.

Подовжній строгально-розточувальній верстат. Модель НС-32.