Зарубежное станкостроение XX века.

Германия — один из основных мировых производителей металлообрабатывающего оборудования, производством которого занято около 450 фирм. В структуре производства металлорежущих станков наибольший удельный вес занимают по стоимости шлифовальные, притирочные и полировальные станки — 20,1%, револьверные станки и токарные автоматы — 16,2%, фрезерные — 13,8%, на долю токарных, отрезных и резьбонарезных станков приходится 12,3%. Германия отстаёт от США и Японии в производстве станков с ЧПУ. Германия — крупнейший экспортёр металлообрабатывающего оборудования среди западных стран, её доля в мировом экспорте во второй половине ХХ века составляла до 35%.

В США производством металлорежущих станков занято свыше 900 предприятий. США — страна, в основном импортирующая станки. Это объясняется высокой стоимостью рабочей силы в США (как следствие — высокие цены на оборудование). Основными поставщиками металлообрабатывающего оборудования являются Германия (до 80% импорта) и Япония (12 тыс. станков в 1972). Среди покупателей американских станков ведущее место принадлежит заподноевропейским странам (более 40%).

В Японии производством металлорежущих станков занимается около 270 фирм. Ускоренными темпами растет выпуск специальных станков. Япония занимает 2-е место среди развитых стран по производству станков с ЧПУ. Во второй половине ХХ века Япония превратилась из импортёра металлорежущих станков в экспортёра.

На долю итальянской станкостроительной промышленности приходится 6% мирового производства металлообрабатывающего оборудования. Италия — один из крупнейших мировых экспортёров станков (4-е место среди капиталистическихразвитых стран). На экспорт направляется 40% всей станкостроительной продукции.

В Великобритании производством металлообрабатывающего оборудования занимается около 200 фирм, из которых на долю 20 приходится 70% производства.

В станкостроительной промышленности Франции насчитывалось 187 фирм. На долю 26 приходилось 63,5% национального производства станков. Самыми многочисленными являются станки токарно-фрезерной, сверлильно-расточной и в несколько меньшей степени шлифовальной группы.

 

 

Индустриализация страны.

Основы советского станкостроения были заложены в годы первых пятилеток. За годы советской власти станкостроения было по существу создано заново.

В декабре 1925 14-м съездом ВКП (б) принял решение, определившее генеральный курс на индустриализацию народного хозяйства. Осуществление принятого курса 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.

Датой официального создания самостоятельной отрасли станкостроения можно считать Образование 29 мая 1929 «Станкотреста». В 1930 на основе объединения станкостроительных и инструментальных трестов учреждено Государственное всесоюзное объединение станкоинструментальной промышленности «Союзстанкоинструмент».

В 1932 завод «Красный пролетарий» выпустил первый современный токарно-винторезный станок. В процессе индустриализации машиностроительные предприятия нашей страны стали получать новые отечественные станки.

Рис. 5. Здание и эмблема ЭНИМСа

19 мая 1933 на базе Научно-исследовательского института станков и инструментов и Центрального конструкторского бюро по станкостроению основан Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (ЭНИМС), где было начато проектирование новых типов станков. Разработка технических заданий на проектирование велась под руководством пионера отечественного станкостроения Г.М.Горохова.

ЭНИМС становится главным экспертом и консультантом новых конструкций станков, разрабатываемых на заводах СССР.

В период с 1934 по 1937 гг. институтом проводится гигантская работа: Впервые в мировой практике под руководством главного конструктора Владимира Ивановича Дикушина (1902 1979) разрабатывается на научной основе типаж (номенклатура типов и размеров) станков в масштабе всей страны. Создаются основы отраслевой стандартизации и нормализации. Впервые в мире разработан стандарт на общие технические условия и качественные показатели для металлорежущих станков.

В 1936 году были разработаны в ЭНИМСе первые проекты автоматических линий из агрегатных станков.

ЭНИМС и опытным заводом «Станкоконструкция» создают первый советский многошпиндельный агрегатный станок для автомобильной промышленности.

Под руководством академика В. И. Дикушина были разработаны теоретические основы агрегатирования, реализованные в конструкциях многошпиндельных агрегатных станков и в автоматических линиях для обработки корпусных деталей. Он перенес принцип закономерных рядов из области кинематики в практику построения рядов конструктивных параметров, определяющих геометрические размеры и технические показатели машиностроительных изделий. Его научные работы посвящены основным проблемам станкостроения, в частности разработке научных основ проектирования металлорежущих станков.

Разработка принципов и системы агрегатирования станков, позволила в короткий срок изготовить 60 станков для обработки тюбингов, использованных при строительстве Московского метрополитена, 60 станков для тракторных заводов и для других производств.

Работа института по освоению агрегатных станков, выдвинувшая СССР к 1937 г. по производству станков на первое место в Европе, отмечена Сталинской премией.

Профессора Наум Самойлович. Ачеркан (1892 1976) и Н.В. Игнатьев опубликовали важнейшие положения о регулируемом приводе станков, а профессор Г.М. Головин разработал принципы кинематики станков, разработал теоретические основы анализа, настройки и расчета кинематических цепей станков. Им был разработан обобщенный метод кинематического расчета и анализа станков. Созданный им курс «Кинематика станков» читался в МВТУ с 1929 года. Это учение до сих пор является азбукой подготовки инженеров-станочников во всех вузах страны.

Период с1935 по 1941 имел важное значение для развития науки о резании металлов и создания советской школы резания. Стахановское движение передовиков производства опрокинуло нормативы, тормозившие дальнейшее развитие техники, в том числе и в области резания металлов. Декабрьский (1935) пленум ЦК ВКП(б) предложил пересмотреть технические руководящие материалы, на которых базировались нормативы. С этой целью в 1936 г. при Техническом Совете НКТП (народный комиссариат тяжелой промышленности) была создана Комиссия по резанию металлов. В работе Комиссии участвовали не только учёные (Е. П. Надеинская (председатель), И. М. Беспрозванный, В. А. Кривоухов, А. И. Каширин, А. В. Панкин и С. Д. Тишин), но и заводские коллективы, инженеры, мастера и рабочие. В течение пяти лет Комиссия по резанию металлов являлась всесоюзным центром по планированию и координации всех научно-исследовательских работ по резанию металлов в Советском Союзе. За эти годы было выполнено около 250 научных исследований и обобщен опыт заводов. Было проведено по единой методике свыше 120 000 экспериментов по исследованию процесса резания, установлены силовые и стойкостные зависимости для всех видов металлорежущего инструмента и по всем основным металлам, применяемым в машиностроении, созданы инженерные методы расчёта геометрии режущей части инструмента и оптимальных режимов обработки различных материалов. Комиссия разработала справочные материалы по режимам резания для всех видов инструментов. Эти справочники были положены в основу государственных нормативов по режимам резания. Руководящие материалы по режимам резания в результате многочисленных теоретических и экспериментальных исследований нашли применение в промышленности в годы Великой Отечественной войны. Большое значение имело развитие инженерных методов расчета оптимальных режимов резания, которые позволяли сравнительно просто рассчитывать важные для практики характеристики процесса резания. Исследования проводились коллективами, возглавляемыми А. В. Панкиным, С. Ф. Глебовым, В. А. Кривоуховым, Н. И. Резниковым, М. Н. Лариным, П. П. Трудовым, и др. В разработке физических основ процесса резания важную роль сыграли работы учёных в области смежных наук (В. Д. Кузнецов, П. А. Ребиндер и др.).

Перед Великой Отечественной войной наша страна была крупной станкостроительной державой. В течение трёх довоенных пятилеток построено большое количество новых станкостроительных заводов, в том числе Краматорский тяжёлого станкостроения, Киевский станков-автоматов, Харьковский радиально-сверлильных станков, московский «Станколит» и др. К 1941 в СССР имелось 37 специализированных станкостроительных заводов. В 1940 общее количество освоенных типоразмеров выпускаемых станков превысило 320. Доля импорта металлорежущих станков в предвоенные годы составляла менее 10%. Советский Союз обеспечивал выпуск необходимого народному хозяйству количества универсальных и специальных станков, большого числа автоматических станочных линий для ведущих отраслей машиностроения.

 

В годы войны.

Во время Великой Отечественной войны станкостроение вместе со всеми другими отраслями промышленности выпускало продукцию военного времени, а также специальные станки для ее производства. ЭНИМС активно включается в техническое переоснащение предприятий оборонной промышленности, совместно с заводом «Станкоконструкция» он становится центром создания станков для оборонной промышленности.

В годы войны станки-автоматы, автоматические и полуавтоматические линии, сыграли важную роль в массовом производстве вооружения при нехватке рабочей силы. Только одна полуавтоматическая линия для расточки и сверления отверстий в корпусных деталях танка Т-34 заменила 19 тяжёлых расточных и радиально-сверлильных станков и высвободила 36 квалифицированных рабочих.

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 это суровое время значительно увеличился типаж станков, лишь одно конструкторское бюро под руководством Г. И. Неклюдова разработало около 190 типов оригинальных станков для производства миномётного вооружения. В эти же годы, под руководством Е.Г.Алексеева разработаны руководящие материалы по конструированию станков различного типа и их узлов, а Дмитрием Николаевичем Решетовым (1908-2000) – типовые расчеты элементов главного привода, механизмов подачи, зажима, направляющих и других узлов.

Большого напряжения сил от станкостроителей потребовала эвакуация производственных мощностей на восток, кроме того в годы войны построены крупнейший новосибирский завод «Тяжстанкогидропресс» им. А. И. Ефремова и Стерлитамакский завод им. В. И. Ленина.

Созданные в военные годы более 800 высокопроизводительных агрегатных и специальных станков для производства боеприпасов, танков, орудий и самолетов внесли значительный вклад в подготовку Победы нашего народа.

 

В первые послевоенные годы

После войны началось восстановление и совершенствование различных отраслей машиностроения на базе непрерывно увеличивающегося выпуска специальных станков, автоматов и автоматических линий. В этот период крупнейшие теоретические разработки в области станковедения были осуществлены в Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков, а также в Московском станкоинструментальном институте (в настоящее время МГТУ «Станкин»), в МВТУ имени Н.Э.Баумана и в других организациях. Отечественные станкостроители освоили выпуск самых разнообразных станков, необходимых для различных отраслей машиностроения.

В первые послевоенные годы научно-исследовательские и проектные институты работали над проблемами скоростного резания. Одно из основных условий перехода на повышенные скорости обработки — автоматизация управления станками путём электрификации и гидрофикации привода. В 1946 в ЭНИМСе был разработан бесступенчатый ионный электропривод станков с электронным управлением, сконструированы (Н. А. Волчек, Ю. Б. Эрпшер) для автотракторной промышленности автоматические линии из 14, 45 и 25 агрегатных станков, основанные на принципе сквозного (поточного) прохода деталей, транспортируемых с помощью гидропривода. В создании станков-автоматов и автоматических линий участвовали также ВНИИ, ВНИИАШ и др. научно-исследовательские институты. Основы теории проектирования станков-автоматов разработаны Г. А. Шаумяном (1948).

Впервые в мировой практике был спроектирован и построен в 1949 (введён в действие в 1950) комплексно-автоматизированный завод поршней. Академик В. И. Дикушин являлся главным инженером этого проекта, за что был удостоен своей второй Государственной премии СССР (1951).

Эпоха расцвета

В 50—70-х гг., выполняя задачи по улучшению отраслевой структуры промышленности и техническому перевооружению народного хозяйства, отраслевые НИИ и конструкторские бюро уделяли особое внимание проектированию и отработке конструкций прецизионных станков, тяжёлых и уникальных станков, станков для электрофизической и электрохимической обработки (ультразвуковой, электроэрозионной, лазерной, плазменной и др.), многооперационных станков с автоматической сменой инструментов, станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Для заводов, выпускающих универсальные станки, к 1965 была разработана единая унифицированная серия моделей и их модификаций. Разработкой методов расчёта и конструирования станков занимались Н. С. Ачеркан, В. С. Васильев, В. И. Дикушин, В. Ф. Кудинов, вопросами технологии — А. С. Проников, проблемами износостойкости станков — Д. Н. Решетов.

Доля импорта металлорежущих станков в потреблении к концу 1966г. составляла 3%. К 1970 в СССР было освоено 1817 типоразмеров металлорежущих станков. Годовой выпуск которых составил 230 тысяч.

 

Застой, которого не было.

В период «застоя» (1970-1985г.г.) отраслевые научно-исследовательские, проектные и технологические институты, конструкторские бюро заводов работают над созданием автоматического оборудования с малогабаритными электронными системами числового программного управления (ЧПУ) и контроля, улучшением структуры выпускаемого металлообрабатывающего оборудования. Это станки с ЧПУ, тяжёлые, уникальные (рис.6) и высокоточные станки, специальные станки и автоматические линии (рис.7), в том числе переналаживаемые комплексные линии, комплекты высокопроизводительного оборудования с компьютерным управлением. Создание нового металлообрабатывающего инструмента из природных и синтетических алмазов, минералокерамических и др. сверхтвёрдых материалов, абразивных материалов высокой стойкости. В этих работах участвуют ЭНИМС и его филиалы в Армянской ССР и Литовской ССР, Украинский НИИ станков и инструментов (тогда мы жили в единой стране), ВНИИ, ВНИИалмаз, технологический институт Оргстанкинпром, другие институты и широкая сеть конструкторских бюро во многих союзных республиках.

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 завод «Станкоконструкция» создали 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.

В 70-е гг. проводится работа по созданию и внедрению в производство новых унифицированных гамм станков. 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.

Рис. 6. Специальный карусельный станок для черновой и чистовой обработки крупногабаритных деталей из стали, чугуна, цветных металлов и их сплавов. Модель КУ-299.

Рис. 7. Автоматическая линия. Модель ЛМ-423.

Между странами — членами СЭВ (совет экономической взаимопомощи) были заключены соглашения о совместной разработке основных научно-технических проблем в области металлообработки: создании и усовершенствовании станков с ЧПУ, создании единого программного языка, методов испытаний станков, норм точности, унификации систем и элементов управления и т.д. При этом был достигнут более высокий уровень концентрации научно-исследовательского потенциала в социалистических странах. К сожалению интеграция в этих вопросах утрачена, на сегодняшний день, полностью.

 

Перестройка и т.д.

Хочется сказать спасибо всем кто не оставил отечественную науку и технику вообще, и станкостроение в частности. Однако ив эти тяжелые для машиностроения годы наше станкостроение достигло определённых успехов.

1985 – 2008 гг. Осуществлен цикл работ по проектированию автоматизированных заводов по изготовлению токарных станков завода «Красный Пролетарий» и деталей штампов «Тверского завода штампов».

Под руководством проф. М.А.Эстерзона разработаны специальные технологические процессы и оборудование для многопроходного строгания рисунков металлографических форм, работа удостоена Государственной премии РФ за 2002 г. в области науки и техники; освоены специфические технологии и изготовлены станки для водоабразивного струйного резания различных материалов, обеспечивающие высокую производительность и точность воспроизведения профиля деталей из хрупких материалов, керамики, природного камня и пр.

Параллельно разработаны технологии обработки кремниевых пластин для электронной промышленности (геттерирование и скрайбирование), новые марки высокопрочных чугунов и легированных сталей, освоены процессы их упрочнения. В СКБ и на станкозаводах внедрены системы автоматизированных расчетов и проектирования станков и их узлов: «Главный привод», «Шпиндельный узел», «Привод подач», «Несущие системы» и др., учитывающие требования к основным характеристикам работоспособности станочного оборудования.

С 1993 г. ЭНИМС в рамках руководимой им Системы сертификации металлообрабатывающих станков ведутся работы по сертификации и испытаниям станков, гидропневмосмазочного и технологического оборудования. На базе ЭНИМС аккредитованы Орган по сертификации продукции и Испытательный центр, а также Орган по сертификации Систем менеджмента качества – за последние 15 лет сертифицировано около 3300 станков и единиц оборудования, проведено более 1000 испытаний.

Техническими комитетами по стандартизации (ТК 70; ТК 69), созданными Госстандартом РФ при ОАО «ЭНИМС» проводится систематическая работа по разработке и гармонизации национальных стандартов по безопасности и точности станков, впервые в части безопасности станков и КПО разрабатывается Технический регламент как Законодательный акт.

Коллективами подразделений ЭНИМС разработаны: уникальная установка УРК-1 для расспрессовки колес железнодорожных вагонов усилием до 630 т; компьютеризированный стенд для динамических испытаний железнодорожных гасителей колебаний; стационарная установка УЗПС-1 для запрессовки подшипников на вагонные оси; стенд СГР-1 для испытаний гидроусилителей руля автобусов; гидропривод подъема сценических платформ в театре Ленком. За указанные работы ЭНИМС награжден медалью Международного промышленного форума М-2006. В 1999 г. коллектив отдела Гидравлики института разработал, изготовил и оснастил гидропривадами врата Храма Спасителя, за что награжден Золотой медалью.

 

Перспективы

Сегодня ключевым словом в нашей жизни становится Технологическая модернизация России. Руководство страны всё больше внимания уделяет производственным секторам экономики. А технологическое развитие страны невозможно без совершенствования станкостроения.

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.