Станки по металлу: какие бывают, как работают

В условиях производства применяются разные металлообрабатывающие станки. Они используются для изготовления и обработки металлических заготовок. Существуют универсальные и специализированные модели. Чтобы разбираться в оборудовании для обработки металла, нужно знать разновидности и принцип работы металлообрабатывающих аппаратов.

Металлообрабатывающий станок

Виды металлообрабатывающих станков

Оборудование, использующееся в обрабатывающей промышленности и металлообработке, имеет множество разновидностей. От вида станка зависит его конструкция, способ управления и оснастка. По функционалу промышленное оборудование можно разделить на две большие группы:

1. Специализированные — машины, выполняющие только одну определённую опцию. Чаще всего, не подлежат перенастройке.
2. Многофункциональные (универсальные) — комбинированные станки. Могут выполнять несколько производственных процессов.

Классификация оборудования для обработки металла по типам:

1. Отрезные — машины, использующиеся для раскроя металлических листов и разрезания заготовок. К ним относятся ленточнопильные и циркулярные машины.
2. Фрезерные — устройства с рабочей поверхностью, на которой закрепляется фреза. На неё передаётся крутящий момент от шпинделя. При вращении фреза снимает слой металла с заготовки. Используются для обработки торцов, сверления отверстий и других операций.

Промышленные станки оборудуются системой ЧПУ. С их помощью можно задать определённую программу, по которой будут работать ключевые узлы станка без дальнейшего вмешательства человека. Однако доверять настройку программы можно только опытным операторам.

В отдельную группу выделяют оборудование для нарезания наружной и внутренней резьбы. Также можно выделить домашние и производственные аппараты. Первые предназначены для небольших мастерских и гаража, вторые для серийного производства определённых деталей. Остальные группы оборудования для металлообработки будут описаны ниже.

Шлифовальные станки

Первые подобные инструменты появились в 19 веке. Они были изготовлены и камня (природного). Стоили, естественно, очень дорого, да и качество было не лучшее. Однако, позже стали использовать корунд – это материал, который намного прочнее натурального камня. По прочности уступает алмазу совсем немного. Далее, был изобретен искусственный алмаз. Его стали использовать также при изготовлении машины. Роль станков резко возросла, потому что они стали намного эффективнее и ускоряли процесс обработки деталей в разы.

Итак, шлифовальные станки используют для чистки поверхности деталей. Речь идет о металлических деталях, следовательно, с помощью станка снимают верхний неровный слой металла. Также, можно разрезать заготовки, различные детали для общей конструкции.

Видами шлифовальных машин являются: машины для круглой шлифовки (круглошлифовальный), машины для внутренней шлифовки (внутришлифовальный), машины длz обработки плоских поверхностей (плоскошлифовальный ), машины для обработки внешней поверхности (бесцентрошлифовальный ) и, так называемые, хонинговальные машины.

Передовые методы металлообработки

Промышленное оборудование постоянно совершенствуется. Какие функции улучшаются:

1. Производительность. Это важный фактор, которые влияет на окупаемость оборудования и прибыль, которую можно получить при работе на станке. Производительность возрастает после увеличения скорости работы механизмов.
2. Точность. Чтобы сократить количество брака, изготовители оборудования работают над точностью рабочих механизмов.
3. Долговечность и износоустойчивость.

Самой частой операцией, при которой применяются станки для металлообработки, является резка.

Газовая резка металла

Оборудование для газовой резки применяется давно. Оно полностью автоматизировано и требует минимум усилий для управления. Система ЧПУ позволяет выполнять ровные резы металлических заготовок, что было проблемно при наличии человеческого фактора.

Плюсы газовой резки:

• высокая скорость и производительность;
• дешёвое оборудование.

Минусы:

1. термоусадка металла после выполнения работ;
2. возможные погрешности в точности.

Газовое оборудование устанавливается на больших предприятиях и в частных мастерских.

Газовая резка металла

Плазменные для резки

Принцип работы плазменных аппаратов заключается в том, что разрезание заготовки или листа происходит с помощью струи плазмы. Такие металлообрабатывающие станки обладают высокой точностью реза и производительностью.

Лазерная обработка

Лазерные станки для обработки металла популярны в частных мастерских и на производстве. Лазерная головка передвигается по направляющим и разрезает заготовки на размеченные части. Лазерным лучом можно выполнять гравировку. Такие станки обладают высокой точностью. С их помощью обрабатывают однородные металлы и мягкие сплавы.

Шлифовальные

Шлифовальные станки предназначены для финишной обработки металлических поверхностей. В зависимости от необходимой толщины съёма, выбирается фракция абразивных кругов или наждачных лент. На одной машине может закрепляться больше одного абразивного круга или ленты.

Токарные

К токарной группе относятся конструкции, которые используются для создания деталей сложной формы. Рабочей частью выступает вращающийся шпиндель, в который закрепляется заготовка. Чтобы обработать заготовку, необходимо закрепить определённые резцы в суппорте и подвести к ним детали. Острые грани срезают слой металла под действием вращения. Могут использоваться для сверления, нарезания резьбы внутри и снаружи заготовок, зенкерования, расточки отверстий.

Сверлильные

Сверлильные станки — это устройства с неподвижной станиной, на которой в вертикальном положении закрепляется один или несколько шпинделей. На них можно выполнять сверление, зенкеровку, нарезание внутренней резьбы. С помощью метчиков можно растачивать отверстия в заготовках.

Сверлильный станок

Гидроабразивные и электроэрозионные

Это оборудование, используемое для разрезания металлических листов любой толщины. Принцип работы заключается в том, что металл разрезается с помощью тонкой водяной струи, которая воздействует на него под большим давлением. Недостаток этого метода — низкая скорость. Однако она компенсируется высокой точностью реза.

Портальные машины газовой резки металла

Оборудование предназначено для производства. Связано это с возможностью расположить на рабочей поверхности большие металлические листы. Их размеры могут достигать 3×12 метров. Плюсы и минусы у таких станков точно такие же, как у обычной газовой резки.

Уровни автоматизации

По уровню автоматизации металлообрабатывающие станки делятся на такие типы:

1. Ручное оборудование. Всеми механизмами управляет человек.
2. Полуавтоматы. В таких станках половина механизмов работает автоматически, а другая требует настройки и управления мастером.
3. Автоматы. Оборудование, которое может работать самостоятельно. Оператору изначально следует задать алгоритм для подвижных механизмов.
4. Станки с ЧПУ. Полностью автоматизированные конструкции, для работы которых требуется составить программу. В соответствии с ней будут двигаться механизмы и рабочие части станка.

Самыми популярными считаются машины, оборудованные системами ЧПУ. Числовое программное управление состоит из нескольких ключевых элементов:

1. Консоль — через неё оператор задаёт программу, по которой будет происходить производственный процесс. Помимо автоматической работы, на консоли есть пульт для ручного управления.
2. Контроллер — механизм, который производит расчёт будущих движений подвижных механизмов и элементов станка. Контроллер представляет собой мощный микропроцессор, которые управляет всеми механизмами.

Чтобы оператор видел какую программу он задаёт, в системе ЧПУ присутствует экран. На нём отображаются алгоритмы, размеры обрабатываемой заготовки, возможные ошибки и погрешности.

Автоматизация металлообработки

Обзор станкостроения в России

Станкостроительная и инструментальная промышленность — отрасли машиностроения, создающие для всех отраслей промышленности металлообрабатывающие и деревообрабатывающие станки, автоматические и полуавтоматические линии, комплексно-автоматического производства для изготовления машин, оборудования и изделий из металла и других конструкционных материалов, кузнечно-прессовое, литейное и деревообрабатывающее оборудование. Станкостроение является зеркалом развития машиностроения, и по развитию этой отрасли во многом можно судить о развитии промышленного потенциала страны.

В настоящее время в станкоинструментальной отрасли России насчитывается около 100 предприятий. В 2011 году отмечалось, что по официальным данным профильных министерств, в составе станкоинструментальной промышленности России 46 предприятий, выпускающих металлорежущие станки, 25 заводов, специализирующихся на изготовлении кузнечно-прессового оборудования, 29 производителей режущего, измерительного, слесарно-монтажного инструмента, а также семь научно-исследовательских институтов и 45 конструкторских бюро.

Среди российских предприятий станкостроения:

Стан НПО «Станкостроение» (Стерлитамак) Станкотех (Коломна) Ивановский завод тяжёлого станкостроения РСЗ (Рязань) Шлифовальные Станки (Москва) Астраханский станкостроительный завод Краснодарский станкостроительный завод Симбирский станкостроительный завод (Ульяновск) Стангидромаш (Самара) Саста (Рязанская область) Липецкое станкостроительное предприятие Стан-Самара Волжский машиностроительный завод (Тольятти) Средневолжский станкозавод (Самара) Савёловский машиностроительный завод (Кимры) ВНИИИнструмент (Москва) ВСЗ Техника (Владимир) ВСЗ — Салют (Москва) Киров-Станкомаш (Санкт-Петербург) Санкт-Петербургский завод прецизионного станкостроения (Санкт-Петербург) Ульяновский завод тяжёлых и уникальных станков Станкомашстрой (Пенза) Тверской станкостроительный (Рязань) КОВОСВИТ

Планируется, что в Санкт-Петербурге, Татарстане, Ростовской, Ульяновской и Свердловской областях будут созданы региональные станкостроительные кластеры. Основными направлениями их деятельности станут инжиниринг и системная интеграция в области машиностроительных технологий, производство оригинального российского оборудования, проектирование современных производств, подготовка квалифицированных кадров для отрасли.

Холдинг «Станкопром»

Холдинг «Станкопром» был создан в 2013 году под эгидой госкорпорации «Ростех» в качестве системного интегратора российский станкостроительных предприятий. Он контролирует импорт оборудования, комбинирует зарубежные разработки с российской сборкой, развивает российские НИОКР и внедряет их.

Холдинг был создан на базе ОАО «РТ-Станкоинструмент» и ОАО «РТ-Машиностроение» и является их правопреемником. «Станкопром» имеет статус головной организации Госкорпорации Ростех в области станкостроения и инструментального производства. На 2014 консолидированные активы холдинга оценивались в 15 млрд рублей. Планируемые инвестиции — около 30 млрд рублей, из которых собственные финансовые ресурсы 5,5 млрд рублей, а 11 млрд рублей — частные инвестиции и банковские кредиты в соотношении 50 на 50. Стратегической задачей холдинга «Станкопром» является долгосрочное обеспечение технологической независимости и конкурентоспособности российского машиностроения за счет создания конкурентоспособных отечественных средств машиностроительного производства. Холдингом ставится цель достичь к 2022 году доли отечественных металлорежущих станков в 70 %, при этом холдинг может стать единственным поставщиком станков для оборонных предприятий.

2011 год

К 2011 году Россия занимала 21-е место среди стран мира по объёму производства станков.

2012 год

В 2012 году в России было произведён 3321 металлорежущий станок и 4270 деревообрабатывающих станков.

В январе 2012 года один из мировых лидеров станкостроения немецкая компания Gildemeister приобрела в Ульяновске земельный участок под строительство завода по производству высокоточных станков для металлообработки. 23 октября того же года строительство завода началось. Планируется, что завод будет выпускать до 1000 станков в год.

2013 год

В 2013 году 180 предприятий, входящих в ассоциацию «Станкоинструмент», выпустили продукции на 26,6 млрд рублей.

В октябре 2013 года правительство Ростовской области заключило с руководством Внешэкономбанка соглашение о сотрудничестве, согласно которому этот институт развития становится основным кредитором проекта создания в регионе станкостроительного кластера на базе азовского завода кузнечно-прессового оборудования «Донпрессмаш». По информации министра промышленности и энергетики Ростовской области Александра Гребенщикова, общая стоимость проекта составляет 2,3 млрд рублей. Якорным инвестором кластера является — совместное станкостроительное предприятие, созданное на паритетной основе в июле 2012 года российской группой МТЕ и чешской Kovosvit MAS a.s., одним из ведущих европейских производителей токарных и фрезерных станков, обрабатывающих центров и технических решений.

2014 год

В 2014 году начались структурные изменения в номенклатуре выпускаемой российскими станкостроительными предприятиями продукции, характеризующиеся увеличением выпуска оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) и обрабатывающих центров, что повышает долю наукоёмкой продукции и положительно влияет на добавленную стоимость выпускаемой продукции.

2015 год

В 2015 году по предприятиям Ассоциации «Станкоинструмент» выпуск станков составил 1873 шт. или 172,8 % к уровню 2014 года. Отдельные предприятия Ассоциации показали более чем 2-х кратный рост по сравнению с 2014 годом (АО «Станкотех» г. Коломна — 273 %, ООО НПО «Станкостроение г. Стерлитамак — 243 %).

В 2015 году одним из значимых для отрасли событий стало формирование крупного частного игрока на рынке станкостроения — , в которую преимущественно вошли активы крупнейших российских предприятий, в том числе тяжелого станкостроения: ООО «Ивановский завод тяжелого станкостроения» (г. Иваново), АО «Станкотех» / ЗАО «КЗТС» (г. Коломна), ООО «Рязанский станкозавод» (г. Рязань), ООО «НПО „Станкостроение“» (г. Стерлитамак), а также ООО «Шлифовальные Станки» (г. Москва).

11 ноября 2015 года вице-премьер России Аркадий Дворкович заявил: «Только вчера мы обсуждали в правительстве вопросы станкостроения — отрасли, которая долгое время оставалась за рамками активной промышленной политики. В последний год политика стала целенаправленной, станкостроение выходит на первый план. Конечно, драйвером спроса на продукцию станкостроения сегодня является оборонно-промышленный комплекс, и значительный объём ресурсов, которые расходуются на реализацию программы ОПК, формируется просто для наших станкостроительных заводов, они этим начали пользоваться: уже создаются холдинги, объединяющие наши ведущие станкостроительные предприятия. Один из примеров — это холдинговая компания „СТАН“, уже объединяющая четыре крупных предприятия. Она выпускает продукцию высокого качества, абсолютно сравнимую с зарубежными аналогами, причём делает это быстрее, и, кроме того, конкурентоспособна по цене.»[66]

2016 год

В марте 2016 года в Екатеринбурге открылось российско-японское серийное производство мощностью 120 станков ЧПУ в год.

Перспективы

В Московской области создадут российско-китайское предприятие по выпуску высокоточных металлообрабатывающих станков. Общий объем инвестиций в 2016—2017 годах в проект по выпуску высокоточных станков и обрабатывающих центров ЧПУ превышает 110 млн евро. Предприятие начнёт работать в Ленинском районе Московской области в 2017 году.

Одним из проектов, планируемых к реализации в рамках специнвестконтракта, выступает совместное предприятие Ульяновского станкостроительного завода и немецко-японского концерна «ДМГ МОРИ СЕЙКИ»; проект предусматривает выпуск широкой линейки токарных и фрезерных обрабатывающих центров с выходом к 2022 году на проектную мощность свыше 1000 станков в год. Проектом предусмотрено создание инжинирингового центра по обучению персонала, а также разработке новых моделей металлорежущего оборудования на территории России.

Проект ООО «МТЕ Ковосвит Мас» предусматривает создание к 2018 году современного высокотехнологичного производства металлообрабатывающих станков токарной и фрезерной групп, а также многофункциональных металлообрабатывающих (Чехия). Площадь завода составит 33 тыс. м2.

Ковровским электромеханическим заводом, совместно с японским производителем TAKISAWA проводится локализация производства линейки токарно-фрезерных обрабатывающих центров нового поколения.

Объём производства станков в России:

2012 год — около 3 млрд рублей; 2013 год — около 3,5 млрд рублей; 2014 год — около 4 млрд рублей; 2015 год — около 7 млрд рублей.

Новые производства запущенные с 2011 по 2022 гг.

1. В Трёхгорном открылся новый цех ФГУП «Приборостроительный завод» по производству станков

На площадке нового цеха в Трёхгорном будут производить несколько видов наиболее востребованных фрезерных, токарных и других видов станков для машиностроения, которые по своим технологическим характеристикам не уступают зарубежным аналогам при существенно более низкой цене. Объем инвестиций: более 1 млрд. рублей.

2. «Производственный комплекс «Ахтуба» открыл модернизированный цех производства станков с числовым программным управлением

На ОАО «Производственный комплекс «Ахтуба» состоялось торжественное открытие обновленного участка механо-сборочного производства станков с числовым программным управлением.

3. В Кургане открылся завод по изготовлению нефтепромыслового оборудования и инструмента

1 августа в Кургане открылся завод по изготовлению нефтепромыслового оборудования и инструмента. Строительство завода стало возможным благодаря совместным усилиям американской компании Varel International («Варел Интернешнл») и ее российского партнера NewTech Services («Нью Тек Сервисез») из Москвы.

В общей сложности в производство было инвестировано свыше 446 млн. рублей. На предприятии будет создано более 60 рабочих мест.

4. На ОАО «Воткинский завод» (Удмуртия) открыт новый цех по производству прогрессивного режущего инструмента. Производство является импортозамещающим.

По словам руководителя предприятия, этот цех первый и пока единственный в России. На заводе работают 525 станков с ЧПУ, из них более 100 обрабатывающих центров, в том числе 52 высокоскоростных.

Новый цех позволит полностью обеспечить потребности этого оборудования, значительно увеличить скорость резания и повысить производительность. Предполагаемый объём выпуска инструмента – 50 000 штук в год.

5. Во Владимирской области, на ОАО «Ковровский электромеханический завод» открыто сборочное производство станков японской компании TAKISAWA.

Takisawa передает Ковровскому электромеханическому заводу право на использование технической информации для сборки, продажи, проведения пуско-наладочных работ и сервисного обслуживания токарных станков с ЧПУ модели TS-4000 в России и странах СНГ.

На первом этапе объем производства может составить до 600 единиц в год, в последующем — в кооперации со станкостроительными предприятиями региона — до 1700 единиц.

6. В Ульяновске состоялась церемония посвященная выпуску первых российских станков немецко-японского концерна «ДМГ Мори Сейки».

ООО «Ульяновский станкостроительный завод» запустил сборку первых станков с числовым программным управлением SIEMENS новейшего конструктивного ряда ECOLINE. Пока сборка ведётся на арендуемых площадях. До конца 2014 года здесь соберут порядка 100 станков.

Идёт строительство завода общей стоимостью 3,2 млрд рублей. При выходе предприятия на полную мощность количество выпускаемых станков составит 1000 шт. в год. Планируется создание 200 рабочих мест.

7. В Татарстане, на территории ОЭЗ «Алабуга» состоялось открытие нового завода российской

обеспечит до 40% импортозамещения в отрасли производства электроинструментов. Объем инвестиций в первую очередь завода составил 1,5 млрд рублей. На данный момент на заводе работает 200 человек.

В 2015 году планируется завершить строительство второй очереди завода, а к концу 2022 года ввести в строй третью очередь. Помимо электроиснтрументов здесь будут выпускать средства малой механизации производства, сварочные аппараты, компрессоры и многое другое. Всего запланировано создание 2000 рабочих мест.

8.В г. Ульяновск в индустриальном парке «Заволжье» открыт новый завод по выпуску станков.

Инвестиции немецко-японского концерна DMG MORI составили 3 млрд рублей. К 2022 году на предприятии будет создано 250 рабочих мест. Планируется, что локализация производства составит 50%.

На заводе будут выпускать три типа станков серии ecoline: станки для токарной, фрезерной обработки и фрезерные вертикально-обрабатывающие центры. производственная мощность завода -1 200 станков с возможностью увеличения производства до 1500 — 2000 станков в год.

9. Мелкосерийное производство токарных обрабатывающих (г. Пермь)

27 ноября в микрорайоне Новые Ляды состоялась презентация сборочной площадки мелкосерийного производства токарной серии металлообрабатывающего оборудования АО «Совместное технологическое предприятие «Пермский завод металлообрабатывающих СТП «ПЗМЦ»).

В презентации приняли участие представители 29 машиностроительных предприятий России: представители топ-менеджмента и технические специалисты предприятий Роскосмоса, Объединенной двигателестроительной корпорации, пермского машиностроительного комплекса, ОАО «Ленинградский механический Прогресс» (г.Самара), ОАО «Воткинский завод», ОАО «Турбина» (г. Челябинск).

Гости посетили цех сборки ГТЭС ПАО «Протон-ПМ», где размещается мелкосерийное производство станков «Протон Т500» и «Протон Т630», а также увидели процесс обработки детали из жаропрочного сплава. Мощности данной производственной площадки позволяют выпускать до 50 станков в год.

10. Сборочное производство токарных станков Genos L Уральской машиностроительной корпорации «Пумори» (г. Екатеринбруг)

Уральская машиностроительная корпорация «Пумори» торжественно открыла в Екатеринбурге на базе серийное производство металлорежущих обрабатывающих (Россия-Япония)

План на 2016 г. составляет 40 станков с последующим ежегодным увеличением до 120 к 2022 г. Сейчас локализация составляет более 30 %, с 2022 она должна превысить 70 %. Полноценному сотрудничеству препятствуют экономические санкции.

11. Завод по производству металлорежущего инструмента немецкой компании Guhring (г. Нижний Новгород)

— одного из лидеров в сфере производства металлорежущего инструмента — открылся в Нижнем Новгороде 21 июля. Предприятие было построено с нуля и не имеет аналогов в России. Инвестиции в проект составили 6 млн евро. В перспективе завод позволит создать дополнительно более сотни рабочих мест.

Инвестиции в проект составили 6 млн евро.

Предприятие, аналогов которому в России пока еще нет, предназначено для выпуска инструмента специального назначения, который до этого импортировался из Германии. Также предусмотрены и мелкие стандартные линейки, осевой инструмент диаметром от 2,5 до 32 мм — сверла, фрезы и многое другое.

]]>Источник]]>

Конструкция

Конструкция станков для металлообработки представляет собой связь нескольких ключевых деталей и механизмов. Основные рабочие элементы оборудования:

1. Литая станина. Выполняет роль основания. На ней закрепляются остальные детали машины. Должна гасить вибрации, возникающие от работы двигателя.
2. Система управления. Представляет собой пульт для настройки подвижных механизмов.
3. Шпиндель с патроном для оснастки.
4. Рабочая поверхность с зажимами для заготовок.

Помимо ключевых узлов выделяют направляющие, защитные щитки, суппорта, подвижные бабки и другие дополнительные элементы. Нельзя забывать про системы охлаждения. Они могут быть воздушными и жидкостными. Используются на промышленном оборудовании при больших нагрузках. На устройствах с ЧПУ устанавливаются дополнительные электродвигатели, которые отвечают за подвижность рабочей части оборудования по направляющим.

В продаже присутствуют разные виды металлообрабатывающих станков. Они различаются по конструкции, функциональности, предназначению, габаритам, системам контроля. При выборе производственной машины следует учитывать эти особенности. Для серийного производства выбирают износоустойчивые конструкции. В гараж или мастерскую подойдёт менее производительное оборудование.