Станкостроение: Базовая Отрасль Машиностроения
Станкостроение - это базовая и ведущая отрасль машиностроения, в рамках которой осуществляется производство различного вида машин и устройств для промышленной обработки различных материалов. Станкостроительная и инструментальная промышленность создает 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.
В первую очередь здесь речь идет о металлообрабатывающем оборудовании. Однако только им станкостроение не ограничивается. Специализированные предприятия также производят оборудование для деревообработки, автоматические производственные линии, кузнечно-прессовые машины.
Не случайно, тот, кто производит станки, способен контролировать множество экономических отраслей. И, напротив - страна, лишенная собственного станкостроения, обречена. Вначале - на экономическую зависимость, далее - на зависимость политическую и военную. Отсюда непреходящая важность станкостроения; в нём кроется основной критерий для оценки степени экономического развития и устойчивости государства.
Исторический Обзор
Появление металлорежущих станков связано с развитием крупного капиталистического производства, с организацией первых промышленных предприятий заводского типа. Широкое распространение машин-орудий, а затем и паровых машин требовало повышения точности обработки деталей. Эта задача могла быть решена только с изобретением машин для производства машин и в первую очередь металлорежущих станков с механическим суппортом.
Создание механического суппорта относится к началу 18 в. Русский механик А. К. Нартов в 1738 построил первый в мире станок с механическим суппортом и набором сменных зубчатых колёс. Нартов и др. русские мастера (М. Сидоров-Красильников, С. Шелашников, Я. Батищев) сконструировали в 18 в. ряд металлорежущих станков (станки для сверления стволов пушек, различные агрегатные станки). Однако изобретения рус. мастеров не могли получить широкого применения и известности, т.к. потребность феодально-крепостнической России в небольшом количестве машин (главным образом для изготовления вооружения) обеспечивалась отдельными небольшими заводами.
В Великобритании в конце 18 в. сложились благоприятные условия для развития машинного производства машин. К 1790-м гг. относятся работы английского механика Г. Модсли по созданию станка с механическим суппортом. Механический суппорт, перенесённый с токарного на др. металлорежущие станки, положил начало станкам с развитым исполнительным механизмом.
В дальнейшем основные типы металлорежущих станков были сконструированы в Германии, Франции и других странах; над их созданием работали многие изобретатели. Так, например, в 1820-30-х гг. американец Э. Уитни разработал для оружейных заводов Кольта несколько конструкций фрезерных станков, в 1829 патент на фрезерный станок был выдан на имя Дж. Несмита, владельца крупных английских машиностроительных заводов, в 1861 - патент на усовершенствованный фрезерный станок на имя американской фирмы «Браун и Шарп».
Ко 2-й половине 19 в. были в основном разработаны модели фрезерных, револьверных, строгальных, долбёжных и др. станков, главным образом для удовлетворения нужд начавшегося ж.-д. строительства и океанского пароходства. Станки получили известность под маркой выпускавших их крупнейших машиностроительных фирм «Витворт», «Несмит», «Селлерс», «Пратт»и др.
В 1-й половине 19 в. ведущую роль в мировом С. играла Великобритания; во 2-й половине 19 в. её опередили США. В этот же период С. начало развиваться в Германии.
В России первым предприятием по производству металлообрабатывающих станков был завод Берда в Петербурге (1790). В 1815 металлорежущие станки стал выпускать Тульский оружейный завод. В 1824 в Петербурге был построен завод Илиса для изготовления паровых машин и станков.
В конце 19 в. многие машиностроительные заводы наряду с др. продукцией производили станки. Весь выпуск металлорежущих станков в России в 1913 составил 1,8 тыс. штук, парк установленных станков в 1908 насчитывал 75 тыс. единиц. В общей массе поступающих в промышленность станков удельный вес станков отечественного производства составлял всего лишь 16-24%, остальная часть приходилась на долю импорта.
Царская Россия в области станкостроения являлась исключительно отсталой страной, «производство средств производства» находилось едва ли не в зачаточном состоянии. Для проектирования и изготовления станка нужны в первую очередь талантливые инженерные кадры и высококвалифицированные механики. И те, и другие должны обладать «полётом мысли», подкрепленным качественным техническим образованием.
Немногочисленные российские предприятия точного машиностроения начинали свои производства с копирования зарубежных образцов, собственной «школы» станкостроения империя не имела. Бывали и счастливые исключения: например, завод швейных машин в Подольске, открытый в 1900 году, но фактически он являлся отделением американской компании «Зингер». Общая картина оставалась удручающей.
За годы Советской власти С. было по существу создано заново. Осуществление принятого 14-м съездом ВКП (б) в декабря 1925 решения, определившего генеральный курс на индустриализацию народного хозяйства, потребовало первоочередного развития тяжёлой промышленности, отечественного машиностроения и наряду с этим производства металлорежущих станков.
В результате специальных правительственных мероприятий, проведённых в 1929-30, были созданы организационные предпосылки, необходимые для планового развития в СССР специализированной станкостроительной промышленности. Образование «Станкотреста» 29 мая 1929 и явилось датой официального создания самостоятельной отрасли С. В 1930 на основе объединения станкостроительных и инструментальных трестов учреждено Государственное всесоюзное объединение станкоинструментальной промышленности «Союзстанкоинструмент».
Для подготовки специалистов открыт Московский станкоинструментальный институт (Станкин); организованы станкостроительные факультеты при МВТУ им. Н. Э. Баумана и Ленинградском политехническом институте им. М. И. Калинина. В целях создания научной и экспериментальной базы для развивающегося С. в 1931 в Москве был создан НИИ станков и инструментов (с 1933 - ЭНИМС). Впервые в СССР и в Европе ЭНИМС в 1934 разработал агрегатные многошпиндельные станки.
Реконструкция действующих предприятий и строительство новых позволили увеличить производственные мощности по выпуску металлорежущих станков в годы 1-й пятилетки (1929-32) в 2,5 раза. За годы 2-й пятилетки (1933-37) число станкостроительных заводов увеличилось в 1,8 раза, а выпуск станков возрос более чем в 2 раза. Объём союзного производства станков в 1937 в 33 раза превысил уровень 1913. При этом увеличилось не только количество выпускаемых станков, но и расширилась их номенклатура. Началось производство станков-автоматов и полуавтоматов, шлифовальных и зубообрабатывающих, станков тяжёлого типа. В 1940 общее количество освоенных типоразмеров выпускаемых станков превысило 320.
В период Великой Отечественной войны 1941-45 С. было переведено на выполнение заказов оборонной промышленности. Организация массового производства боеприпасов, боевых машин, артиллерийского и др. вооружения потребовала создания новых специализированных, агрегатных и упрощённых операционных станков. На ряде заводов начали применяться поточные методы производства.
В 1950, к концу 4-й пятилетки, было выпущено 70,6 тыс. металлорежущих станков. За 1946-50 освоено около 250 новых типов металлорежущих станков общего назначения, более тысячи типоразмеров специальных и агрегатных. Начато производство автоматических линий из агрегатных станков. В 1946 была изготовлена первая автоматическая линия для обработки головки двигателя трактора ХТЗ. В 1950 пущен автоматический завод по изготовлению поршней.
К 70-м гг. созданы крупные центры С. с первоклассными заводами, многочисленными КБ, научно-исследовательскими организациями в союзных республиках. Так, например, в Литов. ССР созданы комплекс заводов по производству прецизионных станков, филиал НИИ станкостроения (ЭНИМС) с опытным производством, отделение проектного института «Гипростанок»; в Армянской ССР имеется ряд станкостроительных, инструментальных заводов, действуют филиал НИИ станкостроения, а также проектно-технологический институт.
Об увеличении выпуска металлорежущих станков см. данные табл. 1.
| Годы | Тыс. шт. | Млн. руб. (в оптовых ценах предприятий на 1 июля 1967) |
|---|---|---|
| 1913 (в границах СССР до 17 сентября 1939) | 1,5 | ... |
| в современных границах СССР | 1,8 | ... |
| 1928 | 2,0 | ... |
| 1932 | 19,7 | 67,8 |
| 1940 | 58,4 | 94,7 |
| 1950 | 70,6 | 230 |
| 1955 | 117,1 | 419 |
| 1960 | 155,9 | 638 |
| 1965 | 186,1 | 978 |
| 1970 | 202,2 | 1053 |
| 1971 | 207,2 | 1140 |
| 1972 | 211,4 | 1263 |
| 1973 | 213,8 | 1387 |
| 1974 | 225,6 | ... |
Снизилась доля импорта металлорежущих станков в потреблении: к концу 1966 она составляла 3% против 10% в 1938.
Технический прогресс С. характеризуется прежде всего качественными изменениями в структуре выпуска, совершенствованием технических параметров металлорежущих станков. В годы 8-й пятилетки (1966-70) в результате осуществленных мер по совершенствованию управления отраслью и предприятиями, их техническому перевооружению, улучшению специализации и организации труда значительно возросла эффективность производства. Фондоотдача в целом по станкоинструментальной промышленности увеличилась на 9%, за счёт роста производительности труда получено почти 80% всего прироста объёма производства.
Выпуск автоматических и полуавтоматических линий для машиностроения и металлообработки в 1970 составил 579 комплектов и возрос по сравнению с 1965 более чем в 2,5 раза (см. табл. 2).
| Годы | Комплекты, шт. |
|---|---|
| 1940 | 1 |
| 1950 | 10 |
| 1960 | 174 |
| 1970 | 579 |
| 1974 | 743 |
При общем количественном росте выпуска металлорежущих станков за пятилетку на 9% выпуск прецизионных станков увеличился на 42,2% и по сравнению с 1960 - более чем в 4 раза. Выпуск станков особо высокой точности возрос на 74,8%. В общем типаже станков в 1945 насчитывалось 9 типоразмеров прецизионных станков, а к концу 1970 более 400. Только координатно-расточных станков освоено свыше 30 моделей. На начало 1971 типаж освоенных тяжёлых и уникальных станков составил 450 типоразмеров (около 28% в общем типаже). Широк и размерный диапазон типажа выпускаемых станков. Большая часть создаваемых тяжёлых станков конструируется в пределах заранее определённых унифицированных гамм. Они имеют общие конструктивные решения и связаны системой широкой унификации узлов и деталей.
В 8-й пятилетке получили большое развитие научно-исследовательские и конструкторские работы по созданию современных металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Успехи, достигнутые за последние 10-15 лет в развитии электротехники, радиоэлектроники, в создании систем управления механизмами, позволили приступить к освоению станков с программным управлением, которые становятся одним из основных видов станков, позволяющих автоматизировать технологические процессы на предприятиях с индивидуальным, мелкосерийным и серийным производством. В 1970 их было произведено 1588 против 16 в 1960, в 1974-4410 шт.
За 4 года 9-й пятилетки (1971-1975) освоено и поставлено на серийное производство около 60 новых моделей станков с ЧПУ, в том числе более 40 моделей станков с автоматической сменой инструмента.
Широкий масштаб принимают работы по созданию автоматизированных участков металлорежущих станков с ЧПУ с групповым программным управлением для комплексной механической обработки однотипных деталей. Например, ЭНИМС и его опытным заводом создан участок, укомплектованный станками с ЧПУ для обработки широкой номенклатуры деталей типа тел вращения (валы, фланцы, втулки, диски) с централизованным управлением от ЭВМ и автоматизированной подготовкой программ.
Для решения задач по ускоренному развитию производства металлорежущих станков с ЧПУ в С. осуществляется ряд мероприятий, в частности на отдельных заводах организуется поточное производство станков с ЧПУ, большинство наиболее квалифицированных станкостроительных заводов привлечено к производству таких станков.
Широкое применение получили электрофизические и электрохимические методы обработки металла, всё шире используется размерная обработка световым лучом. Эти методы иногда дополняют, а в ряде случаев полностью заменяют обработку деталей резанием и давлением. Разработаны и выпускаются электроискровые станки для точной обработки небольших деталей и для вырезки фасонных контуров проволочным электродом; электроимпульсные станки - для трёхкоординатной обработки фасонных деталей; анодно-механические, электроконтактные - для обработки слитков из специальных сталей и др. работ; светолучевые станки - для получения отверстий диаметром от 0,03 до 0,5 мм в любых материалах; ультразвуковые станки - для обработки твёрдых и крупных материалов; электрохимические станки и др.
Внедрение их в промышленность позволяет добиться существенного технического прогресса в отдельных производствах. Использование светового луча и ультразвука для обработки алмазных волок и фильер позволило решить проблему комплексной обработки этих изделий, в результате чего продолжительность их черновой обработки сократилась с десятков часов до нескольких минут, а продолжительность финишной - в 4-5 раз.
В 70-е гг. в С. проводится работа по созданию и внедрению в производство новых унифицированных гамм станков. В типаже на 1971-75 установлена 51 гамма, включающая 277 базовых и 682 унифицированных моделей станков. Все станки гамм аналогичного технологического назначения проектируются по принципу конструктивного подобия, что создаёт возможность для широкой их унификации, позволяет создавать специализированные производства.
Развитие конструкций станков и автоматических комплексов в ближайшей перспективе будет осуществляться в следующих направлениях: полный переход от станков неавтоматического действия к станкам-полуавтоматам и автоматам; расширение применения программного управления и вычислительной техники в конструкциях всех основных видов металлорежущих станков, в автоматических и полуавтоматических линиях; создание участков из станков с программным управлением, обрабатывающих центров; создание комплексных автоматических линий, участков, цехов и заводов-автоматов, управляемых от ЭВМ, для отраслей машиностроения с крупносерийным и массовым выпуском изделий; разработка и создание конструкций промышленных роботов, встраиваемых в автоматические линии, в комплексы автоматизированных производств и в др. виды оборудования для массового производства.
На основе достигнутых темпов развития и масштабов производства в С. в СССР создан значительный производственно-технический потенциал в виде наличного парка металлорежущих станков. Динамика развития парка станков, снижение их возрастного состава и изменение качественной структуры - результат работы сов. С., обеспечивающего материально-техническую базу машиностроения и металлообработки. Это позволило сов. С. занять одно из ведущих мест в мире по производству широкой номенклатуры современных металлорежущих станков для самых разнообразных потребностей народного хозяйства.
Успешно развивается С. и в других социалистических странах (см. табл. 3).
| Страна | 1965 | 1970 | 1974 |
|---|---|---|---|
| Болгария | 8063 | 13945 | 15466 |
| Венгрия | 13852 | 14476 | 12374 |
| ГДР | 24768 | 22219 | 19107 |
| Польша | 31134 | 29726 | 33805 |
| Румыния | 7163 | 14138 | 24834 |
| ЧССР | 24327 | 35186 | 30085 |
В Болгарии за 1950-74 выпуск станков вырос почти в 17 раз. Станочный парк на 1 января 1970 насчитывал более 40 тыс. металлорежущих станков, в числе которых станки отечественного производства составляют 58-60%.
ГДР имеет развитое С. В 1972 годовой выпуск станков составил 4,3% мирового производства, а среди стран - членов СЭВ она заняла 2-е место (по стоимости). Увеличивается выпуск автоматизированных, специальных и специализированных станков, автоматических линий и агрегатных станков, станков с ЧПУ. На экспорт направляется 60-75% всех производимых станков.
Современное состояние и перспективы
Станкостроение играет важную роль в экономике страны, поскольку обеспечивает создание и совершенствование производственного оборудования. Это позволяет не только улучшить качество и эффективность производства, но и снизить его стоимость, что в свою очередь предоставляет конкурентные преимущества на мировой арене.
Особенностью отечественного станкостроения является его высокий уровень развития и технической оснащенности. Наша страна владеет передовыми технологиями и компетентными кадрами, способными создавать инновационные и надежные станки, отвечающие самым высоким требованиям.
Производство отечественной станочной продукции находится в полном расцвете и неуклонно растет. Оно предлагает потребителям широкий спектр оборудования, которое соответствует высокому качеству и доступной стоимостью. Учитывая растущие потребности рынка, отечественные производители активно работают над внедрением новых технологий и улучшением своей продукции.
Одним из ключевых преимуществ отечественных станков является их надежность и долговечность. Компании-производители обращают особое внимание на качество материалов и комплектующих, выбирая только проверенных поставщиков. Благодаря этому, станки отечественного производства обладают высокой устойчивостью к износу и позволяют обеспечить стабильное и бесперебойное производство на протяжении длительного времени.
Еще одним важным фактором успеха отечественных станков является развитая система сервисной поддержки.
Существует множество типов станков, каждый из которых предназначен для выполнения определенных операций. Станки применяются во многих отраслях промышленности, от строительства и электроники до авиации.
Эксплуатация станков требует соблюдения определенных правил и процедур.
Критически важным аспектом эксплуатации и обслуживания станков является смазывание. Рассмотрим на примере токарного станка, который используется для обработки различных заготовок. Смазка токарного станка может быть как автоматической, так и ручной.
Как показывает практика, в узлах токарных станков отлично себя проявляют твердосмазочные пасты. Также существуют централизованные системы смазки, которые используют насосы для распределения смазочного материала по нескольким точкам одновременно. Для смазывания подшипников, зубчатых передач и других механических частей можно использовать минеральные или синтетические масла.
Правильное применение и регулярное смазывание узлов станков не только повышает эффективность их работы, но и значительно продлевает их срок службы.
Станкостроительная и инструментальная промышленность является базовым сектором экономики, развитие которого обеспечивает научно-технический прогресс в машиностроении. На сегодняшний день в стране существует несколько десятков предприятий, которые выпускают станки и оборудование. Большая часть из них функционирует за счет заключения государственных контрактов в рамках обслуживания оборонно-промышленного комплекса.