Сучасні верстати й верстатні
професії
Протягом
тисячоліть токарний верстат був єдиним пристроєм для отримання деталей з
правильною геометричною формою поверхонь, а токар — єдиним представником
верстатних професій. Потреби виробництва епохи промислового перевороту сприяли
відкриттю нових технологічних методів обробки металів і створенню нових видів
металорізальних верстатів. Список верстатних професій значно поповнився. Але
справжній розквіт верстатної справи розпочався вже у ХХ ст. Потреби суспільства
— це кращий каталізатор нових технічних ідей, на основі яких народжуються нові
методи обробки й машини. А сучасні потреби — це, перш за все, велика
різноманітність і висока якість виробів. Тому в ХХ ст. у міру розвитку техніки
постійно удосконалювали традиційні методи обробки та верстати, а також
розробляли нові. Відповідно виникали нові верстатні професії та змінювався
зміст старих.
Верстати
сучасних моделей відрізняються від своїх попередників більшою потужністю й
швидкохідністю. Тому на них можна з високою швидкістю зрізувати із заготовки
великий шар матеріалу. Конструкція найважливіших вузлів, точність виготовлення
деталей, з яких вони складаються, перевершує все, що будь-коли робилося
промисловим способом. У верстатах з’явилися пристрої, що значно полегшують
працю верстатника. Розширилася універсальність
верстатів. Тепер на них можна виконувати більший круг робіт, ніж у минулому
столітті.
Разом
з універсальними верстатами сучасному виробництву, як ніколи, потрібні
спеціальні та спеціалізовані верстати. Спеціальні
верстати призначені для виготовлення у великій кількості та з більшою
продуктивністю однієї або, у крайньому разі, кількох близьких за розмірами та
конфігурацією деталей. У першу чергу, таких верстатів потребує автомобільна й
тракторна промисловість. Ці верстати простіші за універсальні, але в багато
разів продуктивніші. Спеціалізовані
верстати посідають проміжне положення між універсальними та спеціальними. Вони
призначені для оброблення деталей якогось одного класу, наприклад, валів. Така
спеціалізація дає можливість максимально пристосувати їх для цієї мети і тим
самим підвищити продуктивність і точність оброблення порівняно з універсальними
верстатами.
Спеціальний
верстат для фрезерування пазів ротора
У
результаті удосконалення старих і створення нових верстатів на сьогодні
утворилися групи верстатів. Серед них можна назвати найпоширеніші групи
сучасного виробництва — токарні, фрезерувальні, свердлувальні та розточувальні,
стругальні, зубооброблювальні, різьбооброблювальні, шліфувальні та оздоблювальні.
Ви
вже знаєте, що токарні верстати призначені для оброблення на заготовках
поверхонь обертання. Нині склалася значна група свердлувальних і розточувальних
верстатів, яка відіграє велику роль на виробництві. Власне кажучи, розточування
як технологічний метод ближчий до точіння. Але враховуючи, що розточування, як
і свердлування, призначено для оброблення отворів, ці різні верстати об’єднані
в одну групу.
До
свердлувальних верстатів разом з традиційними вертикально- й
горизонтально-свердлувальними входять радіально-свердлувальні та різні
спеціальні. На всіх свердлувальних верстатах можна отримати отвір у суцільному
матеріалі, розсвердлити його до більшого діаметра. Крім цих робіт на них
нарізають внутрішню різьбу і виконують цілу низку специфічних операцій з
отворами.
Збільшення кількості великогабаритних і важких
заготовок викликало великі труднощі при використанні для їх обробки звичайних
вертикально-свердлувальних верстатів. Адже для свердління кожного наступного
отвору на одній і тій самій заготовці її необхідно відкріпити й пересунути
відносно інструмента. Пересунути так, щоб вісь інструмента точно збіглася з тим
місцем, де має бути вісь майбутнього отвору. Потім заготовку знову слід
закріпити. Тільки після цього можна продовжити обробку. Коли заготовка невелика
і неважка, верстатник, маючи певний досвід, досить швидко й точно виконає цю
операцію. Але уявіть собі заготовку станини металорізального верстата, в якій
необхідно просвердлити багато отворів і в них нарізати різьбу. Звичайно, вручну
пересувати її взагалі неможливо. Виконати таку процедуру можна краном. Тільки
наскільки це буде зроблено точно?
Саме
тому для обробки таких заготовок і було створено радіально-свердлувальний
верстат. При роботі на ньому заготовка залишається нерухомою. А шпиндель разом
з інструментом можна пересувати відносно неї й встановлювати в потрібне
положення з малою похибкою.
На
свердлувальних верстатах не можна обробляти отвори великого діаметра. Для цього
застосовують розточувальні верстати. У XIX столітті було
створено горизонтально-розточувальний верстат, щоправда, називався він горизонтально-фрезерувальним, або фрезо-свердлувальним. І
це дійсно показує його універсальність. На розточувальних верстатах можна не
тільки виконувати ті самі роботи що й на свердлувальних, але й фрезерувати,
розточувати і навіть обточувати зовнішні поверхні обертання. Розточувальний
верстат — своєрідний комбайн. Але всі ці види робіт зазвичай виконують на
корпусних заготовках. Власне, для їх оброблення розточувальні верстати й
призначені. Крім горизонтально-розточувальних створено й інші типи —
координатно-розточувальний і алмазно-розточувальний.
Своєрідними
«аристократами» серед верстатів є координатно-розточувальні.
Вони призначені для виготовлення найважливіших за призначенням деталей.
Найтиповішою роботою на них буває обробка отворів з малими відхиленнями їх
взаємного розташування. На таких верстатах передбачено спеціальний
відраховуючий пристрій, наприклад, оптичний, за допомогою якого можна
здійснювати пересування заготовки відносно інструмента з похибкою не більше
0,001 мм. Сам верстат виготовляють дуже ретельно. У багатьох випадках його
навіть використовують як контролюючий пристрій, наприклад, для контролю
відхилень розмірів на оброблених корпусних деталях.
Координатно-розточувальні
верстати потребують особливих умов експлуатації. Зокрема, вони можуть правильно
працювати тільки в умовах термоконстантного приміщення. Це таке виробниче
приміщення, в якому температуру й вологість постійно підтримують у суворо
визначених межах. Наприклад, температура незалежно від пори року й доби має
бути 20±1 °С.
Алмазно-розточувальні
верстати застосовують для остаточної обробки отворів відповідальних корпусних
деталей верстатів, циліндрів авіаційних і автомобільних двигунів тощо.
Окрему
групу верстатів складають стругальні й
протяжні. Як поперечно-, так і подовжньо-стругальні верстати широко
застосовували для оброблення площин ще в ХІХ ст. Перші — для
оброблення невеликих заготовок, другі — для виготовлення
великогабаритних корпусів. Істотним недоліком стругальних верстатів є
невиробничі витрати часу на допоміжний хід. Це властиво майже всім механізмам,
які здійснюють зворотно-поступальний рух. Тому вважають, що ці верстати
застаріли. Правда, ще в ХІХ ст. в технічній літературі підкреслювали, що
фрезерні верстати переважніші за стругальні. Але, незважаючи на це, стругальні
верстати протрималися майже століття і цього часу успішно застосовуються в
промисловості.
Галузь
застосування протяжних верстатів постійно розширюється. Якщо спочатку їх почали
застосовувати у великосерійному та масовому виробництві, то останнім часом їх
використовують і для виготовлення невеликих партій деталей. Протягування
здійснюють протяжками, які відносять до найскладніших сучасних різальних
інструментів.
Протяжні
верстати для внутрішнього протягування дозволяють з великою точністю обробляти
отвори будь-якої форми поперечного перерізу: круглі, квадратні, прямокутні
тощо. На протяжних верстатах для зовнішнього протягування можна отримати
будь-які зовнішні поверхні, у тому числі й фасонні лінійчаті. Головна перевага
протягування — висока продуктивність і якість обробки.
Верстати
фрезерної групи складають значну
частину верстатного парку. Плоскі поверхні на заготовках невеликих габаритів
обробляють на горизонтальних або вертикальних фрезерних, а корпусні заготовки
великих деталей — на подовжньо-фрезерних верстатах. Разом із цими
універсальними верстатами застосовують верстати інших типів, призначені для
виконання певних робіт або для роботи в специфічних виробничих умовах. До таких
верстатів належать шпонково-фрезерні, карусельно- й барабанно-фрезерні,
копіювально-фрезерні верстати. Карусельно- й барабанно-фрезерні верстати
відносять до верстатів безперервної дії та застосовують у масовому виробництві.
У цих верстатів стіл виконано як карусель або барабан, які безперервно
обертаються відповідно відносно вертикальної та горизонтальної осей. А
верстатник, не зупиняючи верстата, встановлює заготовки у швидкодіючі пристрої
й знімає виготовлені деталі.
Нащадками
«віртуозів» з виготовлення художніх виробів є фрезерувальники
копіювально-фрезерних верстатів. Потреба в продукції
таких верстатів у промисловості дуже велика. Досить сказати, що саме на них
виготовляють найскладніший інструмент для штампування на пресах, наприклад,
деталей кузова сучасного легкового автомобіля, та й не тільки легкового.
Зазвичай ці деталі є складним сполученням плоских, циліндричних, конічних і
фасонних поверхонь. Отже і штамп, у якому формоутворюється ця деталь
автомобіля, повинен мати таку само поверхню. Саме такі штампи роблять на
копіювально-фрезерних верстатах, зазвичай за дерев’яними моделями.
Копіювально-фрезерний верстат
Значну роль у
сучасному машинобудуванні відіграють зубо-
та різьбообробні верстати. Це
пояснюється великою кількістю зубчастих коліс і деталей з різьбою, що потрібно
для сучасних машин.
Застосовують у
промисловості зубодовбальні, зубостругальні й інші зуборізні верстати. Але,
незважаючи на всі свої переваги, зуборізні верстати не забезпечують тієї якості
зубчастих коліс, яке потребується для сучасних виробів. Тому нарізані зубчасті
колеса піддають оздобленню. Група верстатів для оздоблення зубчастих коліс
постійно розширюється й необхідність у них весь час збільшується. До них
належать зубошліфувальні, зубошевингувальні верстати, верстати для притирки
зубчастих коліс та інші.
На сьогодні особливого
значення набули шліфувальні й
оздоблювальні верстати. Можна
сказати, що без них практично немислимо зробити досконалу машину. Зараз широко
використовують давно відомі поверхні. Але все більшого значення набуває
розмірна обробка абразивним інструментом. Саме шліфування дозволяє отримати
правильну геометричну форму обробленої поверхні. А здатність абразивних зерен
зрізати з поверхні заготовки найдрібніші частки матеріалу надасть можливості залишати
під шліфовку дуже малі припуски. Тому в стружку йде дуже незначна частина
матеріалу. У цьому відношенні методи абразивної обробки дуже економічні. Вони
близькі до безвідхідної технології, яка на сьогодні набуває дуже великого
значення. І, нарешті, обробка абразивним інструментом все частіше стає єдиним
методом отримання деталей з нових високоміцних і твердих матеріалів. Тому
практично немає в наш час виробництва, на завершальних етапах якого деталі не
піддавалися б шліфуванню, поліруванню, притиранню, хонінгуванню на відповідних
верстатах.
Картина буде неповною, якщо ми не згадаємо ще одну групу верстатів, яка
почала формуватися понад тридцять років тому. Тим більше, що розвивається вона
в наш час швидкими темпами. Йдеться й про звичні вже на виробництві верстатах для електроерозійної обробки і про щойно впроваджуваних верстатах для лазерної обробки. Між цими двома
типами верстати для ультразвукової, електронно-променевої, електрохімічної
обробки тощо. Але це вже окрема розмова...
Верстат для електроерозійної
обробки
Звичайно, в
такому короткому огляді ми могли згадати тільки найпоширеніші верстати в кожній
групі, та й не всі групи ми встигли розглянути.
Слід сказати, що
верстати різних типів можуть бути й різних класів точності: нормального,
підвищеного, високого, дуже високого й особливо точного. Але й це ще не все.
Верстати одного типу випускають за розмірними рядами. Розмірним рядом
називають однотипні верстати, що мають різні основні розміри. Наприклад,
стандартом передбачено тринадцять розмірів токарно-карусельного верстата з
найбільшим діаметром заготовки 0,8—16 метрів.
Таким чином,
існує велика кількість різних верстатів, застосовуваних у сучасному
виробництві.
А як справи із
сучасними верстатними професіями? Чи означає це, що на верстатах кожної моделі
може працювати особливий фахівець? Чи в наш час усі так підготовлені, що кожний
верстатник може працювати на будь-якому металорізальному верстаті?
Верстати кожної
групи мають не тільки специфічні особливості улаштування, але й цілком
визначену галузь застосування. Відповідно до цього нині склалися професіональні
групи верстатників: токарів, фрезерувальників, свердлувальників,
шліфувальників, стругальників, різьбо- та зубообробників. Є й група верстатних
професій, пов’язана з безвідходною технологією обробки на основі методів
пластичної деформації поверхневих шарів заготовки. Разом з ними в останні роки
склалася зовсім нова професіональна група верстатників. У їхніх руках
інструментом став ультразвук, електрика, хімічна енергія, світло, електрони,
плазма. Однак закономірності формоутворення поверхонь деталей залишилися
попередніми. Тому верстати, що працюють новими інструментами, за улаштуванням
мають багато спільного зі звичайними металорізальними верстатами. А представники таких екзотичних професій, як
електроерозійник, електрохімобробник або оператор ультразвукової установки не
відокремилися від верстатників, а утворили серед них нову професіональну групу.
Тепер дерево
верстатних професій є гілчастим і густолистим. Його могутні гілки тримають листки
старих традиційних верстатних професій. Але особливо багато листя на молодих
пагонах. Вони показують зародження й розвиток нових верстатних професій. Чому ж
так багато гілок у старого дерева?
Ускладнення
верстатів, інструментів, технології обробки все в більшому ступені сприяє тому,
що професіональні групи верстатників нібито уособлюються. Між ними підсилюються
відмінності. Висока кваліфікація представників кожної з професіональних груп
пов’язана з усе більшою їх спеціалізацією. Щоб бути майстром своєї справи,
токарю, фрезерувальнику, шліфувальнику й представникам інших професіональних
груп необхідно постійно поглиблювати знання в своїй галузі, розвивати навички
роботи на верстатах певної групи. Це, так би мовити, спеціалізація верстатників
за професіональними групами. Водночас відбувається спеціалізація верстатників
усередині кожної професіональної групи. Це призвело до диференціації професій
верстатників.
Представники
кожної професіональної групи розділилися на дві великі підгрупи. Одні з них
почали працювати на верстатах, призначених для виконання найрізноманітніших
робіт. Ці верстати почали називати універсальними, а верстатників —
універсалами. Інші верстатники почали обслуговувати верстати, які попередньо
налаштовувалися на виготовлення певної деталі або групи дуже близьких деталей.
Для цього потребувалося у верстаті внести такі конструктивні нововведення, які
дозволяли б їх попередньо налаштовувати. Наприклад, серед верстатів токарної
групи ще в кінці ХІХ ст. з’явилися токарно-револьверні верстати, які далі
вдосконалювалися і нині широко застосовуються для виготовлення значної
кількості однакових деталей. Для попереднього налагодження цих верстатів,
улаштування яких тепер набагато складніше, ніж їхніх попередників, виникла нова
спеціальність — наладчик. Сам процес налагодження відрізняється від
процесу обробки, він потребує особливих знань і прийомів роботи. Крім усього
іншого від наладчика потребується особливо висока якість роботи і, можна
сказати, надійність. Адже від того, як буде налагоджено верстат, залежить і
якість деталей, і продуктивність обробки на ньому.
Зростає
кількість налагоджувальних професій. З’являються все нові верстати, які
потребують попереднього налагодження. Ускладнюються функції наладчиків. Є
наладчики токарних і фрезерних, зуборізних і шліфувальних верстатів, з ЧПК,
різних спеціальних верстатів тощо. Стосовно того робітника, що безпосередньо
працює на верстаті, його функції помітно змінилися. По-перше, у нього з’явилася
можливість обслуговувати кілька верстатів, він став багатоверстатником.
По-друге, змінився характер керування процесом обробки. Верстатнику тепер немає
необхідності багаторазово контролювати розміри кожної поверхні деталі, самому
розв’язувати проблему, як і в якій послідовності обробляти різні поверхні
деталі. Але не слід розуміти його завдання так, що він тільки натискає кнопки
або працює рукоятками, і його робота втратила будь-який творчий зміст. Крім
усього іншого, він тепер багато уваги має приділяти організації своєї роботи.
Професійний розподіл відбувається і всередині однієї й тієї професії.
Наприклад, у токаря-універсала: один працює на токарно-гвинторізному верстаті,
інший — на
токарно-карусельному. Значно відрізняється улаштування цих верстатів. Ще більше
специфіки в прийомах обробки. Тому відбувся розподіл професій
токаря-універсала. Тепер ми можемо зустріти на підприємстві і
токаря-універсала, який працює на токарно-гвинторізному верстаті, і
токаря-карусельника, і токаря-розточника й ін.
Причому часто верстатники, які працюють на однотипних верстатах, виконують
таку різноманітну роботу або обробляють такі різні деталі, що доводиться
говорити про їх професіональної спеціалізації. Наприклад, є токарно-карусельні
верстати, на яких обробляють заготовки діаметром до 800 мм. У важкому та
енергетичному машинобудуванні застосовують унікальні токарно-карусельні
верстати (рис. 1.1.31). На таких верстатах останніх моделей можна
установлювати заготовки діаметром до 24 000 мм. Чи є відмінність у роботі над
такими заготовками? Звичайно, і чимала. Навіть вартість таких заготовок
примусить замислитися над вибором фахівців для їх обробки. І, звичайно,
перевагу буде віддано тому, хто вже має досвід і навички роботи з кожною з
таких заготовок.
Унікальний токарно-карусельний
верстат
Спеціалізація
верстатників пов’язана й з тим, наскільки високою є потрібна точність обробки.
На підприємствах багато робиться для того, щоб можна було досягти стабільної й
високої точності виготовлення деталей. Для цього виділяються спеціальні
верстати для так званих фінішних операцій. На них категорично забороняється
виконати чорнову обробку. Ці верстати відрізняються особливо високою точністю
обробки. Але цих заходів недостатньо для досягнення прецизійної обробки, вирішальною
є майстерність верстатника. Його висока кваліфікація, багаторічний досвід
дозволяють йому, як кажуть, «відчувати мікрометр». Саме тому серед верстатників
різних професіональних груп є спеціалісти-прецизійники.
У зв’язку з
великим обсягом виробництва зубчастих коліс і зростанням вимог до їх якості в
сучасному машинобудуванні виділилася велика група спеціальностей з їх
виробництва й оздоблення, наприклад зуборізчики, які нарізають зубчасті колеса
на зубофрезерних, зубодовбальних, зубостругальних та інших верстатах.
Представники цих професій мають уміти виконувати складні розрахунки з
налаштування цих верстатів на обробку прямозубих, косозубих циліндричних,
конічних і черв’ячних коліс з різною кількістю зубів.
З кожним роком
зростає роль верстатних професій, пов’язаних з оздобленням зубчастих коліс.
Справа це тонка й складна і потребує значних навичок і вмінь.
Багато й інших
цікавих професій можна було б перелічити. На складних і розумних верстатах вони
виконують найцікавіші роботи в найрізноманітніших галузях техніки. Існує велика
кількість найрізноманітніших верстатів, весь час винаходяться не тільки нові
верстати, але й зовсім нові методи обробки.
Але найбільшим
досягненням нашої епохи є створення найрозумніших і найдосконаліших за всю
історію людства робочих машин — верстатів-автоматів і напівавтоматів.
З їх появою пов’язано і виникнення принципово нових за змістом верстатних
професій.
Нині
в машинобудуванні використовуються сучасні матеріали, різальні інструменти,
високопродуктивне устаткування. Машинобудівна галузь безперервно розвивається.
А ось деякий відеоматеріал для ілюстрації сучасного стану металооброблювальної галузі: