3.1.2. Современная классификация металлорежущих станков

и станочных систем

Выбор основных направлений при создании новых типов станков и станочных систем (ССт), оценка их технического уровня и технико-экономических показателей, планирование выпуска и развитие систем автоматизированного проектирования металлорежущего оборудования в значительной степени зависят от того, насколько обоснованно установлены существенные признаки станков и ССт, объединенных многопараметрической классификацией, отражающей иерархию основных понятий.

В связи с указанным в ЭНИМСе разработана современная классификация металлорежущих станков и ССт (рис.3 и рис.4). В качестве определяющих параметров в классификации приняты подетальная и целевая специализация, а также степень автоматизации оборудования. На базе указанной классификации представлена система терминов и определений, в основу которой положен ряд исходных понятий; остальные формируются с их помощью. Определения указывают основное служебное назначение станка или ССт любого типа, обобщенные технические характеристики и, при необходимости, основные принципы конструктивного исполнения.

Одноцелевые

Рис.3. Классификация металлорежущих станков:

1 – станки-автоматы; 2 – станки-полуавтоматы; 3 – автоматизированные станки с ручным управлением; а – обеспечивается полностью автоматическая работа без участия оператора или при его минимальном участии; б – предполагается участие оператора в производственном процессе

Рис.4. Классификация станочных систем:

1 – автоматическая станочная линия, система автоматических станочных линий;

2 – полуавтоматическая станочная линия; 3 – поточная линия; 4 – участок специализированных станков; 5 – участок универсальных станков; а – обеспечивается полностью автоматическая работа без участия оператора или при его минимальном участии;

б – предполагается участие оператора в производственном процессе

(человеко-машинные системы)

Как видно из рис.4, специализированному и универсальному оборудованию свойственна гибкость, под которой понимается способность переходить от изготовления одного изделия к изготовлению другого с большей или меньшей степенью автоматизации и универсальности.

Таким образом, гибкость зависит от степени автоматизации и универсальности, причем последняя определяется номенклатурой изделий, производство которых по различной технологии возможно на станке или в ССт.

Применительно к гибким автоматизированным производственным системам (ГПС) в настоящее время принята система терминов и определений (табл.1), имеющая общепромышленный характер.

При описании подетальной специализации ССт используются термины, установленные применительно к станкам: специальным, специализированным и универсальным. Так, автоматические линии представляют собой специальные автоматические ССт, ГП линии – специализированные автоматические и автоматизированные ССт, ГП участки – универсальные автоматические и автоматизированные ССт.

Таблица 1

Гибкие автоматизированные производственные системы

Термин	Определение
ГП модуль	Переналаживаемая на изделия заданной номенклатуры единица основного технологического оборудования, оснащенная устройствами программного управления, смены инструмента, изделия (накопителем, автооператором или промышленным роботом), удаления отходов, контроля и подналадки технологического процесса, а также коррекции качества изделий, осуществляющая многократные автоматические рабочие циклы, предназначенная для автономной работы и имеющая возможность встраивания в систему более высокого ранга
ГП линия1 ГП участок2	Совокупность двух или более единиц основного технологического оборудования и (или) ГП модулей, объединенных автоматизированными системами управления и транспортно-накопительными системами (для заготовок, полуфабрикатов, изделий, инструментов, оснастки, отходов), переналаживаемая на изделия заданной номенклатуры в пределах технических возможностей оборудования
ГП цех	Комплекс ГП линий, ГП участков, ГП модулей и основного оборудования других типов, предназначенный для последовательного выполнения технологических процессов и переналаживаемый на изготовление изделий заданной номенклатуры
ГП завод	Комплекс ГП цехов, ГП линий, ГП участков, ГП модулей (литейных, кузнечно-прессовых, металлорежущих, термических, моечных, сушильных, контрольных, сборочных, консервационных, упаковочных и т.п.) и других типов основного оборудования, переналаживаемый на выполнение технологических процессов изготовления готовых изделий, входящих в план производства и поставки (реализации)
1 ГП линия характеризуется организацией потока изделий по схеме «единица технологического оборудования – единица технологического оборудования» 2 ГП участок характеризуется организацией независимого потока изделий по основному технологическому оборудованию

Под производственной функцией понимается этап или элемент производственного процесса от технологической подготовки производства до выпуска детали, обработанной в соответствии с чертежом (подготовка и планирование производства, управление производством, управление основным и вспомогательным оборудованием, техническим контролем и т.д.).

В настоящее время в мировой промышленности получили распространение системы, сочетающие проектирование и изготовление и известные под названиями CAD/САМиCAD/САР/САМ. Такие комплексные системы включают в себя рассматриваемые автоматические и автоматизированные ССт.

Существенными признаками специальных ССт (в том числе автоматических линий) являются стационарность маршрутного технологического процесса обработки, постоянная и равная продолжительность выполнения операций на отдельных станках (позициях) и, как следствие, организация потока обрабатываемых деталей по схеме «станок – станок».

Специальные ССт включают в себя специальные, специализированные и универсальные станки.

Существенными признаками универсальных ССт являются нестационарность маршрутного технологического процесса, различная продолжительность выполнения отдельных операций и, как следствие, организация потока обрабатываемых деталей по схеме «станок – склад – станок». Универсальные ССт могут состоять только из универсальных станков.

Специализированные ССт, занимая промежуточное положение между универсальными и специальными, несут в себе черты либо тех, либо других, в зависимости от конкретных условий и количественных значений определяющих параметров (номенклатуры обрабатываемых деталей, характеристик маршрутных технологических процессов, партий запуска, программы выпуска и т.д.). Такие ССт включают в себя специализированные и универсальные станки.

Такая система терминов и определений (см. табл.2 и табл.3) состоит из двух разделов. Первый раздел «Станки металлорежущие, модули станочные» (табл.2) включает 14 основных терминов. Второй раздел «Системы станочные» (см. табл.3) включает 10 основных терминов.

Таблица 2

Станки металлорежущие, модули станочные

Термин	Определение
1	2
Станок металлорежущий	Рабочая машина, предназначенная для формообразования изделий путем обработки металлов резанием
Устройство управления станка металлорежущего	Совокупность взаимосвязанных и (или) взаимодействующих элементов и технических средств, предназначенная для преобразования с помощью эталонов и отсчетных устройств информации о геометрии обрабатываемого изделия и передачи ее исполнительным приводам станка
Накопитель пристаночный	Устройство для размещения заготовок, полуфабрикатов или деталей
Станок металлорежущий специальный	Станок металлорежущий, предназначенный для обработки одного изделия
Станок металлорежущий специализированный	Станок металлорежущий, предназначенный для обработки конструктивно и технологически подобных изделий различных типоразмеров или наименований из определенной номенклатуры в определенном диапазоне геометрических параметров
Станок металлорежущий универсальный	Станок металлорежущий, предназначенный для обработки изделий различных типоразмеров или наименований из широкой номенклатуры в определенном диапазоне геометрических параметров

Окончание табл.2

1	2
Станок металлорежущий одноцелевой	Станок металлорежущий, предназначенный для выполнения одного вида обработки резанием (точения, сверления, фрезерования и т.д.)
Станок металлорежущий многоцелевой	Станок металлорежущий, предназначенный для выполнения нескольких различных видов обработки резанием
Станок металлорежущий неавтоматизированный	Станок металлорежущий с ручным воздействием на органы управления приводами механизмов
Станок металлорежущий автоматизированный	Станок металлорежущий с ручным управлением, в котором автоматизированы отдельные элементы рабочего цикла
Станок металлорежущий полуавтоматический	Станок металлорежущий, оснащенный устройством управления и осуществляющий однократный автоматический рабочий цикл в интервале между ручными загрузкой заготовки и разгрузкой готовой детали
Модуль станочный автоматический (станок-автомат)	Станок металлорежущий, оснащенный устройствами управления и автоматической смены обрабатываемых изделий (накопителем пристаночным, автооператором или промышленным роботом1), осуществляющий многократные автоматические рабочие циклы, предназначенный для автономной работы и имеющий возможность встраивания в станочную систему
Модуль станочный	Модуль станочный автоматический, обеспечивающий автоматические контроль и подналадку процесса обработки, а также контроль и коррекцию качества обрабатываемых изделий
Модуль станочный автоматически переналаживающийся	Модуль станочный адаптивный, обеспечивающий автоматизированный или автоматический переход на обработку изделия другого типоразмера или наименования
1 По ГОСТ 25686-83

Таблица 3

Системы станочные

Термин	Определение
1	2
Система станочная	Управляемая совокупность металлорежущего и вспомогательного оборудования, предназначенная для обработки изделия (изделий)
Оборудование вспомогательное	Совокупность транспортно-накопительных и загрузочно-разгрузочных устройств, предназначенных для хранения и перемещения предметов и орудий труда, а также отходов производства (заготовок, полуфабрикатов, деталей, инструментов, оснастки, стружки)
Подсистема транспортно-накопительная	Автоматизированная или автоматическая совокупность устройств вспомогательного оборудования
Подсистема управления	Автоматизированная или автоматическая совокупность технических средств (в частном случае вычислительной техники и программно-математического обеспечения), включающая также аппаратно и программно совместимые устройства управления оборудованием и предназначенная для организационно-технического управления, в том числе для преобразования и переработки информации о производственном процессе

Окончание табл.3

1	2
Система станочная специальная	Система станочная, предназначенная для обработки одного изделия на основе одного маршрутного технологического процесса
Система станочная специализированная	Система станочная, предназначенная для обработки конструктивно и технологически подобных изделий различных типоразмеров или наименований из определенной номенклатуры в определенном диапазоне геометрических параметров на основе одного или нескольких маршрутных технологических процессов
Система станочная универсальная	Система станочная, предназначенная для обработки изделий различных типоразмеров или наименований из широкой номенклатуры в определенном диапазоне геометрических параметров на основе различных маршрутных технологических процессов с организацией свободного потока обрабатываемых изделий по схеме «станок – склад – станок»
Система станочная неавтоматизированная	Система станочная с ручным управлением металлорежущим и вспомогательным оборудованием
Система станочная автоматизированная	Система станочная, оснащенная автоматизированными подсистемами транспортно-накопительной и управления, обеспечивающими взаимосвязь станков и вспомогательного оборудования
Система станочная автоматическая	Система станочная, состоящая из автоматических станочных модулей, оснащенная автоматическими подсистемами транспортно-накопительной и управления, обеспечивающими взаимосвязь и взаимодействие станков и вспомогательного оборудования

Для обозначения моделей станков, выпускаемых серийно, в свое время в нашей стране была принята система, основанная на классификации, разработанной в экспериментальном научно-исследовательским институте металлорежущих станков (ЭНИМС). Согласно этой классификации, все станки в зависимости от вида технологических операций, выполняемых на них, или применяемого инструмента подразделяются на девять групп (табл.4). Каждая группа, в свою очередь, подразделяется на девять подгрупп (типов станков), характеризующих назначение станка, его компоновку, степень автоматизации работы или вид применяемого инструмента.

Обозначение модели станка состоит из сочетания трех или четырех цифр и букв. Первая цифра всегда обозначает номер группы по классификационной таблице ЭНИМС, вторая – номер подгруппы. Последние одна или две цифры характеризуют один из важнейших параметров станка. В различных группах станков одни и те же последние цифры обозначают различные наиболее характерные технологические параметры станка. Например, мод.1136 обозначает токарный одношпиндельный автомат с наибольшим диаметром обрабатываемого прутка 36 мм, мод.2135 – вертикально-сверлильный станок с наибольшим диаметром сверления 35 мм и т.д.

Буква, стоящая после первой цифры, указывает на модернизацию основной базовой модели станка. Так, токарный автомат мод.1А136 – это модернизированный станок мод.1136; ступенчатый привод шпинделя заменен в модернизированной модели бесступенчатым. Наличие буквы в конце цифровой части обозначает модификацию (видоизменение) основной базовой модели. Так, на базе универсального токарно-винторезного станка мод.1К62 выпускают его модификации: мод.1К62А – с копировальным устройством, мод.1К62Б – тот же станок, но повышенной точности, мод.1К62Т – особо высокой точности, мод.1К62ПУ – с программным управлением, мод.1К62М – с возможностью переключения скоростей и подач в процессе обработки, с автоматическим рабочим циклом и копировальным и загрузочным устройствами.

Для обозначения станков специальных и специализированных каждому заводу присвоен индекс из одной или двух букв, после которого ставится порядковый номер модели станка. Например, шифром ЕЗ-9 обозначен специализированный станок для нарезания зубчатых реек, выпускаемый Егорьевским заводом зуборезных станков.

По степени специализации станки могут быть отнесены к одной из следующих групп:

• универсальные, предназначенные для выполнения разнообразных операций на деталях широкой номенклатуры; используются главным образом в индивидуальном и мелкосерийном производствах и на ремонтных работах (станки, предназначенные для особенно большого диапазона работ, называют широкоуниверсальными);

• широкого назначения, выполняющие ограниченный круг операций на деталях широкой номенклатуры (такие станки используются чаще всего в мелкосерийном производстве);

• специализированные, предназначенные для обработки однотипных деталей различных размеров;

• специальные, на которых может обрабатываться лишь одна деталь (деталь одного типоразмера).

Специализированные и специальные станки используются в крупносерийном производстве.

По весу различают станки легкие – весом до 1 т, средние – до 10 т и тяжелые – свыше 10 т. Последние подразделяются на три подгруппы: крупные – от 10 до 30 т, собственно тяжелые – от 30 т до 100 т и особо тяжелые (уникальные) – весом более 100 т.

По точности все станки подразделяются на пять классов. Класс Н – станки нормальной точности. К нему относится большинство универсальных станков. Класс П – станки повышенной степени точности, изготовляемые на базе станков нормального класса точности, но при повышенных требованиях к точности изготовления ответственных деталей станка и качеству сборки и регулировки. Класс В – станки высокой точности, достигаемой за счет специальной конструкции отдельных узлов, высоких требований к точности изготовления деталей, к качеству сборки и регулировки узлов и станка в целом. Класс А – станки особо высокой точности. При их изготовлении предъявляются еще более жесткие требования, чем при изготовлении станков класса В. Класс С – станки особо точные или мастер-станки, предназначенные для изготовления деталей, определяющих точность станков классов А и В. Для обеспечения требуемой точности работы станков классов А и С их устанавливают в специальных термоконстантных (с автоматически регулируемой постоянной температурой и влажностью) помещениях.

Таблица 4

Классификация металлорежущих станков

Станки	Группа	Типы станков
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
Токарные	1	Автоматы и полуавтоматы		Револьверные	Сверлильно-отрезные	Карусельные	Токарные и лобовые	Многорезцовые	Специализированные	Разные токарные
		одношпин-дельные	многошпиндельные
Сверлильные и расточные	2	Вертикально-сверлильные	Одношпиндельные полуавтоматы	Многошпиндельные полуавтоматы	Координатно-расточные	Радиально-сверлильные	Расточные	Алмазно-расточные	Горизонтально-сверлильные	Разные сверлильные
Шлифовальные, доводочные	3	Круглошлифовальные	Внутришлифовальные	Обдирочно-шлифовальные	Специализированные шлифовальные	–	Заточные	Плоскошлифовальные	Притирочные и полировальные	Разные станки, работающие абразивом
Комбинированные	4	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Зубо- и резьбообрабатывающие	5	Зубострогальные для цилиндрических колес	Зуборезные для конических колес	Зубофрезерные для цилиндрических колес и шлицевых валов	Зубофрезерные для червячных колес	Для обработки торцов зубьев колес	Резьбофрезерные	Зубоотделочные	Зубо- и резьбошлифовальные	Разные зубо- и резьбообрабатывающие
Фрезерные	6	Вертикально-фрезерные консольные	Фрезерные непрерывного действия	–	Копировальные и гравировальные	Вертикальные бесконсольные	Продольные	Широкоуниверсальные	Горизонтальные консольные	Разные фрезерные
Строгальные долбежные и протяжные	7	Продольные		Поперечно-строгальные	Долбежные	Протяжные горизонтальные	–	Протяжные вертикальные	–	Разные строгальные
		одностоечные	двухстоечные
Разрезные	8	Отрезные, работающие			Правильно-отрезные	Ленточные	Дисковые пилы	Ножовочные	–	–
		токарные резцом	абразивным кругом	диском
Разные	9	Муфто- и трубообрабатывающие	Пилонасекательные	Правильно- и бесцентрово-обдирочные	–	Для испытания инструментов	Делительные машины	Балансировочные	–	–

По стационарности станки подразделяются:

• на стационарные (жестко крепятся к полу цеха);

• передвижные (устанавливаются на резиновых ковриках или виброизолирующих опорах);

• переносные (устанавливаются непосредственно на обрабатываемую деталь, базируются на ней и к ней крепятся).