Станкостроение

Станкостроение, ведущая отрасль машиностроения, создающая для всех отраслей народного хозяйства металлообрабатывающие и деревообрабатывающие станки, автоматические и полуавтоматические линии, комплексно-автоматического производства для изготовления машин, оборудования и изделий из металла и др. конструкционных материалов, кузнечно-прессовое, литейное и деревообрабатывающее оборудование.

  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.

История станкостроения в России

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.

  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 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 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 годы войны построены крупнейший новосибирский завод «Тяжстанкогидропресс» им. А. И. Ефремова, Стерлитамакский завод им. В. И. Ленина.

  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.

  Об увеличении выпуска металлорежущих станков см. данные табл. 1.

Табл. 1. — Производство металлорежущих станков в СССР

Табл. 2. — Производство автоматических и полуавтоматических линий для машиностроения и металлообработки

  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.

 В 70-е года было 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.

   Лит.: Айзенштадт Л. А., Чихачев С. А., Очерки по истории станкостроения СССР, М., 1957: Розенфельд Я. С., Клименко К. И., История машиностроения СССР. (С первой половины XIX в. до наших дней), М., 1961; Прокопович А. Е., Технический прогресс в станкостроении СССР. М., 1967; Костоусов А. И., Советская станкостроительная промышленность — к 50-летиюобразования СССР, «Механизация и автоматизация производства», 1972, №12; его же, Задачи развития производства автоматического оборудования, «Вестник машиностроения», 1973, № 11: Экономика станкоинструментальной промышленности, М., 1972.

  А. И. Костоусов.

Станкостроение в других странах

Из капиталистических стран наибольшее развитие С. получило в США, ФРГ, Японии, Франции, Великобритании, Италии (см. табл. 4).

Табл. 4. — Производство металлорежущих станков в крупнейших капиталистических странах

  ФРГ — один из основных мировых производителей металлообрабатывающего оборудования, производством которого занято 433 фирмы. В 1974 его было выпущено 206,7 тыс. шт. 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%. ФРГ значительно отстаёт от США и Японии в производстве станков с ЧПУ (в 1971—816 шт.). ФРГ — крупнейший экспортёр металлообрабатывающего оборудования среди капиталистических стран (в 1972 доля в мировом экспорте составила 34,5%).

  В США, по данным переписи 1967, насчитывалось свыше 1200 предприятий, в том числе производством металлорежущих станков занято 897, производством кузнечно-прессовых машин — 348 предприятий, при этом около 60% из них мелкие. На крупных предприятиях с числом работающих свыше 500 производится 60% всей продукции отрасли. В 1974 было произведено 273 тыс. металлорежущих станков на сумму 1514 млн. долл., из них 857 автоматических линий и 884 станка — для электрофизических и электрохимических методов обработки. Доля металлорежущих станков и систем с ЧПУ удерживается примерно на одном уровне — около 20% от выпуска в стоимостном выражении. 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 ФРГ (до 80% импорта) и Япония (12 тыс. станков в 1972). Среди покупателей американских станков ведущее место принадлежит европейским капиталистическим странам (более 40%).

  В Японии производством металлорежущих станков занимается около 270 фирм. За 1960—70 производство металлообрабатывающего оборудования по стоимости увеличилось в 7 раз, общий выпуск металлорежущих станков — более чем в 3 раза (80,1 и 257 тыс. шт. соответственно). В 1973 в стране было произведено металлорежущих станков на сумму около 305 млрд. иен. Ускоренными темпами рос выпуск специальных станков (98 шт. в 1960 и 4046 шт. в 1973). С 1965 началось производство станков с ЧПУ; в 1967 их выпуск составил 129 шт., в 1971—1379, а в 1974—3046. Япония вышла на 2-е место среди капиталистических стран по производству станков с ЧПУ в штуках; их стоимость в 1973 составила 15,6% общей стоимости выпуска металлорежущих станков. К 1973 Япония превратилась из импортёра металлорежущих станков в экспортёра. На долю итальянской станкостроительной промышленности приходится 6% стоимости мирового производства металлообрабатывающего оборудования, выпуск которого в 1974 составил 185 тыс. т (по весу). Производством станков и кузнечно-прессовых машин занято 450 фирм. За 1965—74 их выпуск вырос в 6,3 раза по стоимости. В структуре производства доля сверлильных и резьбонарезных станков составила 26%, токарных — 14%, шлифовальных — 7,5%, фрезерных — 4,1%, расточных — 1,2%. Широко развито производство станков с ЧПУ. Италия — один из крупнейших мировых экспортёров станков (4-е место среди капиталистических стран). На экспорт направляется 40% всей станкостроительной продукции. В 1973 было экспортировано 4185 шт. станков с ЧПУ на сумму 25 620 тыс. долл.

  В Великобритании производством металлообрабатывающего оборудования занимается около 200 фирм, из которых на долю 20 приходится 70% производства. Наибольшее количество в выпуске металлорежущих станков за 1974 составили: токарные станки — 38,2%, фрезерные — 11,3%, шлифовальные — 15,6%. Удельный вес станков с ЧПУ в общем выпуске в 1974 составил 9,5% (расчёт по стоимости). В станкостроительной промышленности Франции в 1972 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. Объём производства станков с ЧПУ в 1973 достиг 390 шт. (в 1972 — 8,9% общего выпуска станков по стоимости).

Мировое станкостроение в 2005-2006гг

В условиях глобализации для подобного бизнеса стратегически важно быть частью мировой экономической системы. В последнее десятилетие глубина специализации в станкостроении достигла такого уровня, при котором появление конечного продукта или услуги возможно только при условии, что в нем оказываются заинтересованными все участники производственного процесса.

Другими очевидными особенностями современного станкостроения являются его гигантские разнообразие и специализация. Так, номенклатурный ряд современных крупнейших станкостроительных объединений включает более 400 различных типов станков и прессов, которые разделяются по габаритам и массе (от 60 кг до 100 тонн), степени автоматизации и многофункциональности, нормам точности, гибкости переналадки интегрируемости в гибкие производственные системы и комплексы.

Опубликован 41-й ежегодный обзор мирового производства металлообрабатывающего оборудования (МОО) и внешней торговли им, в котором представлены статистические данные по 28 основным станкостроительным странам мира.

Сведения поступают из официальных источников, включающих статистические отчеты отраслевых ассоциаций и/или государственных министерств. Данные в местной валюте отдельных стран переведены в доллары США по среднегодовым коммерческим курсам для взаимного сравнения их показателей. Внешнеторговые данные представлены по комплектным станкам - коды 8456-8461 Гармонизированной классификации товаров в международной торговле, совпадающие с ТН ВЭД России, и кузнечнопрессовому оборудованию (КПО) - коды 8462-8463, исключая части к ним и подержанное оборудование.

Мировое производство МОО 28 стран в 2005 году возросло на 14%, достигнув суммы в 51,8 млрд долл. Большинство станкостроительных стран увеличили выпуск МОО. Выделяются страны Азии, в которых рост производства МОО в 2005 году характеризовался двузначными процентами, составив в целом 23%.

В период 2002-2005 годов мировое производство МОО возросло с 30 до млрд долл. и более. Возросла роль стран Азии: региональное производство МОО выросло с 10 млрд до 25 млрд долл., или почти половины (47,6%) мирового выпуска МОО. В 2005 году они впервые опередили европейские страны, входящие в Европейский комитет по кооперации в станкостроении CECIMO, на которые пришлось около 22 млрд долл. (42,3% мирового производства) (табл. 1).

В 2005 году 15 его членов - станкостроительных ассоциаций западноевропейских стран (Австрии, Бельгии, Великобритании, Дании, Финляндии, Франции, Германии, Испании, Италии, Нидерландов, Португалии, Турции, Чехии, Швеции и Швейцарии) обеспечили 42% мирового производства МОО, против 46% в 2004 году. CECIMO каждые два года проводит крупнейшие панъевропейские станкостроительные выставки ЕМО в Германии (2005, 2007) и Италии (2009). Наряду с CECIMO в Европе функционирует CELIMO (Comite Europeen de Liaison cle Machines-Outils) - объединение дистрибьюторов и импортеров МОО. В него входят национальные ассоциации Австрии, Бельгии, Великобритании, Германии, Нидерландов, Дании, Норвегии, Турции, Финляндии, Франции, Швейцарии и Швеции. Задача CELIMO заключается в сборе статистики торговли МОО. Отдельные его члены спонсируют отраслевые выставки в своих странах. Британская станкостроительная ассоциация МТА, представляющая интересы как производителей, так и дистрибьюторов МОО в Великобритании, действует как Секретариат CELIMO.

Среди главных потребителей МОО первое место занимает Китай. Пятая часть мирового выпуска МОО была потреблена КНР. Вместе с тем, «всеядный аппетит» Китая все в большей степени удовлетворяется собственными станкостроителями с постепенным снижением зависимости страны от импорта станков и кузнечно-прессового оборудования (КПО). Потребление МОО в США возросло на 14%. Тем не менее, они уступают Японии, которая остается на втором месте после КНР.

Продолжается резкий рост производства и импорта МОО Индией. По объемам крупнейшими импортерами остаются Китай и США. Некоторые страны сократили производство МОО в 2005 году - Бразилия, Великобритания, Австрия и Хорватия (табл. 2).

Видимое потребление, рассчитываемое как сумма производства и импорта МОО за вычетом экспорта, в 2005 году существенно не изменилось. Расстановка мест осталась прежней: на первом месте Китай, за ним Япония, затем США и Германия, поменявшиеся между собой местами. Потребление станков и КПО, а также показатели среднедушевого потребления в 2004-2005 годах в основных станкостроительных странах мира представлены в таблице 3.

Среднедушевое потребление МОО, отражающее уровень индустриального развития и инвестиционной активности в машиностроении стран, варьируется в широких пределах: от самого высокого показателя в 110,27 долл. на человека в Швейцарии (за которой следуют Тайвань, Республика Корея, Германия и Япония) до самого низкого в 0,94 долл. в Индии. В среднем по 28 странам он составляет 13,88 долл. Россия с показателем в 2,70 долл. оказалась на 17-м месте в мире.

Интерес представляет технологическая структура потребления МОО в США, позволяющая сориентироваться в распределении инвестиций в конкретные типы станков, КПО и другого технологического оборудования в промышленно развитых странах. В соответствии с прогнозом фирмы Gardner Publications Inc. расходы на закупку МОО и вспомогательного технологического оборудования в 2006 году в этой стране распределятся, как показано в таблице 4.

Автор: Е. Стельмах, ВАО "Разноимпорт"

Расходы на закупку металлообрабатывающего оборудования (МОО) в США в 2006 году

Расходы на закупку МОО в США в 2006 году распределятся, как представлено в таблице 5.

Обращает на себя внимание высокий удельный вес подержанного и отремонтированного оборудования в общих поставках МОО, превышающий 30%. Распределение потребления МОО в 2006 году, по сравнению с 2005 годом, по основным отраслям машиностроения и металлообработки в соответствии со Стандартной отраслевой классификацией США (SIC) прогнозируется следующим образом (табл. 6).

Гидравлика

Слово гидравлика произошло от греческого hydro (вода) и aulos (трубка). В настоящее время это понятие значительно расширилось: гидравлика занимается изучением любой жидкости.

Гидравлика — это наука о законах движения и равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению конкретных технических задач. С гидравликой связаны создание, исследование и использование различных гидравлических машин: насосов, турбин, гидропередач и гидропривода. Описание теории этих машин, их устройства и принципов работы объединяют в одном предмете «Гидравлика и гидравлические машины».

Гидравлические машины предназначены для перемещения жидкостей, преобразования энергии потока жидкости в механическую энергию, а также преобразования различных видов движений и скоростей посредством жидкости. Соответственно гидравлические машины подразделяются на три основных класса: насосы, гидродвигатели и гидропривод.

Гидроприводом называется совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством жидкости. Составной частью гидропривода является гидравлическая передача. Она включает в себя насос, гидродвигатель и соединяющие их гидролинии (магистраль). В состав гидропривода также входят устройства управления и обслуживания (фильтры, гидробаки, гидроаккумуляторы и др.).

Какие достоинства:

высочайшая точность управления посредством гидравлики
простота управления и автоматизации;
простота предохранения системы от перегрузок;
широкий диапазон плавного регулирования скорости выходного звена;
большая мощность на единицу массы привода;
высокая надежность

Какие недостатки:

возможность утечек рабочей жидкости;
нагрев рабочей жидкости, следовательно нужно примененять охладительные устройства;
более низкий КПД (по приведенным выше причинам), чем у сопоставимых механических передач;
необходимость фильтрации рабочей жидкости;
пожароопасность горючей рабочей жидкости.

Кому это нужно:

В силу уникальных достоинств сейчас трудно назвать область техники, где бы ни использовался гидропривод. В первую очередь станки. В любом современный деревообрабатывающий станок управляется либо гидро- либо пневмоприводом. Роботы, строительные машины.