Русское станкостроение возникло еще в XVIII веке. Андрей Нартов, токарь Петра I, построил ряд токарных станков, в том числе копировально- токарные, станки для нарезания винтов, для обтачивания цапф орудий, для отрезки прибылей. Это он изобрел станок с самоходным суппортом. Солдат Яков Батищев создал станки для одновременной обработки 12 и 24 ружейных стволов. Русские самоучки Лев Собакин, Алексей Сурнин, Павел Захава и многие другие обогатили технику того времени станками новых типов. М. В. Ломоносов сконструировал сферно-токарный станок для обработки металлических сферических зеркал.
Но, несмотря на наличие талантливых русских механиков, создавших ряд оригинальных станков, станкостроение в царской России не поднялось до уровня самостоятельной отрасли, большая часть оборудования ввозилась из-за границы. Из 90-100 тыс. металлорежущих станков, которыми в 1914-1917 гг. располагала вся промышленность России, станков отечественного производства было менее 20%. Они выпускались (в числе прочей продукции) на сорока предприятиях, тридцать из которых были кустарными мастерскими с численностью рабочих 40-100 чел.
В декабре 1925 г. XIV съезд ВКП(б) принял генеральный план развития народного хозяйства, вошедший в историю как план социалистической индустриализации страны. Планом, в частности, предусматривалось превратить станкостроение из «узкого места», каким оно было, в мощную техническую базу для развития советского машиностроения. В 1932 г. вступает в строй Московский станкостроительный завод им. Серго Орджоникидзе, в 1934 г. - Московский завод «Станкоконструкция», в 1935 г. - Тбилисский станкостроительный завод им. Кирова и Саратовский завод тяжелых зуборезных станков, в 1936 г. - Киевский завод станков-автоматов им. Горького, в 1939 г. - Краматорский завод тяжелого станкостроения.
Важным событием того времени была организация в 1933 г. экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (ЭНИМС), на который были возложены проведение научных исследований в области станкостроения и проектирование станков. Вскоре создается отраслевой ВТУЗ - Московский станкоинструментальный институт. Началась подготовка инженеров по металлорежущим станкам в МВТУ им. Баумана, в Ленинградском, Киевском политехнических и других институтах.
Состоявшийся в 1934 г. XVІІ съезд ВКП(б) постановил осуществить такую реконструкцию машиностроения, после которой удовлетворялись бы все потребности народного хозяйства в современном техническом оборудовании при широком развитии новых видов производства. Съезд поставил трудную по тому времени задачу - освоить производство 200 типоразмеров металлорежущих станков. Задача была выполнена: уже в 1940 г. советские станкостроительные заводы выпускали 202 типоразмера универсальных и специализированных станков. Отечественная промышленность получила автоматы полуавтоматы, зубообрабатывающие, шлифовальные, протяжные, карусельные, револьверные, расточные и другие современные станки, предназначенные не только для единичного, но и для крупносерийного и массового производства деталей для различных машин. В 1937 г. в отрасли был завершен переход на индивидуальный электропривод станков, что по тому времени явилось большим техническим достижением. Главным итогом прошедшего периода было создание не только крупной производственной базы, но и кадров станкостроителей. Советское станкостроение к началу Великой Отечественной Войны превратилось в мощную комплексную отрасль машиностроения. В период Великой Отечественной войны большая часть промышленного оборудования была переведена на Урал, в Сибирь, где были построены станкостроительные заводы и созданы станкостроительные цехи на ведущих машиностроительных заводах. Накопленный опыт станкостроения, наличие кадров рабочих и конструкторов, необходимой технической документации позволили справиться с задачей обеспечения страны различными станками.
Основной задачей послевоенного периода являлось восстановление промышленности и сельского хозяйства и их дальнейшее развитие. В строй вступили такие станкостроительные заводы, как Коломенский, Новосибирский, Ульяновский, Рязанский, Воронежский, Минский завод автоматических линий и многие другие. Была проделана большая работа по специализации заводов и конструкторских организаций.
Эффективность скоростного проектирования и внедрения передовой технологии, комплексной механизации и автоматизации процессов производства металлорежущих станков обеспечивается широко развитой специализацией производства на основе агрегатирования, унификации и нормализации деталей и целых узлов. Это направление развития советского станкостроения позволило перейти к более совершенному типу производства. Агрегатирование и унификация становятся основой проектирования и производства станков.
Директивы XIX съезда КПСС по пятому пятилетнему плану развития народного хозяйства (1951-1955 гг.) поставили задачу широкого внедрения автоматизированных массово-поточных производств в ведущих отраслях машиностроения. Промышленности потребовались специальные и агрегатные станки, особенно в автоматических линиях. Повышение уровня механизации и автоматизации станков явилось одним из главных направлений советского станкостроения, оно обеспечило значительное сокращение затрат времени на ручные и вспомогательные приемы.
Преимуществом советского станкостроения являлась возможность встраивания станков в линии, таким образом была создана первая автоматическая станочная линия механической обработки.
Вместе с тем как происходила механизация и автоматизация производства станков выросли требования к точности обработки. Это вызвало значительное увеличение выпуска прецизионных станков.
Советский Союз занимал ведущее место в создании станков для электрофизической и электрохимической размерной обработки, основанных на различных процессах, энергетического воздействия на твердое тело. На этих станках можно обрабатывать детали из твердых сплавов, жаропрочных и других материалов независимо от их твердости.
Развитие вычислительной техники позволило развернуть работы по созданию систем числового управления металлорежущими станками. Развитие ЧПУ станков основывалось на использовании счетно-решающих устройств, которые были довольно сложны, однако практика показала неоспоримые преимущества данного направления. Такие станки можно было очень быстро перенастраивать на обработку новой, отличной от прежней, партии деталей при разнообразной их номенклатуре. По существу универсальный станок в данном случае преобразовывался в станок автомат.
Наряду с этим ведутся работы по изысканию системы, которая вместе с осуществлением программы учитывала бы реальные условия работы, например недостаточную жесткость детали. Такие системы получили название адаптивных, или самонастраивающихся.
В Советском Союзе выпускаются металлорежущие станки в которых появляется автоматическая смена инструмента при программном управлении. Называются они многооперационные станки и предназначены для обработки корпусных деталей, деталей с отверстиями, а также деталей типа рычагов, плит, кронштейнов и т. п. Особенностью станков является автоматическая смена инструмента, который в больших количествах (иногда свыше 100) находится в специальном отсеке называемый инструментальный магазин.
Советское станкостроение производит в больших количествах любые станки. С 1962 г. Советский Союз занимает первое место в мире по выпуску металлорежущих станков, обеспечивая в них свои потребности и экспортируя их во многие страны мира. Если в 1930 г. наша станкостроительная промышленность выпустила 8 тыс. станков около 40 моделей, то в 1975 г. она выпустила уже 230 тыс. станков более 2000 моделей, в том числе 5000 станков с числовым программным управлением. Если в 1950 г. выпуск автоматических линий составил 10 комплектов, то в 1960 г. их было выпущено 174 комплекта, а в 1975 г. 280 комплектов.
Успешному развитию советского станкостроения способствует огромная научно-исследовательская работа, проводимая нашими учеными, инженерами и новаторами производства. По мере роста выпуска и номенклатуры металлорежущих станков ставились и решались новые задачи, расширялся круг исследований.
Основоположником курса «Кинематика станков» является проф. Г. М. Головин. В его трудах дано решение таких вопросов, как настройка винторезных, делительных и дифференциальных цепей. Им установлен единый закон кинематической настройки и тем самым заложена основа дальнейших исследований.
Принципиальные вопросы проектирования станков отражены в работах академика В. И. Дикушина. На базе этих работ во второй пятилетке были впервые созданы агрегатные станки, имеющие исключительное значение в нашем машиностроении, а также решена важнейшая проблема, разработанная ЭНИМСом, - принципы построения геометрических и размерных рядов станков по единому технологическому признаку с унификацией узлов и создание гамм станков.
Повышение мощности и быстроходности металлорежущих станков требовало повысить виброустойчивость станков, также важно было обеспечить жесткость станка. В работах инж. К. В. Вотинова и др. были рассмотрены проблемы жесткости станков, теоретически и экспериментально обоснованы нормы жесткости различных станков, системы конструктивных и технологических мероприятий по повышению их жесткости.
Большим вкладом в советское станкостроение явились труды: проф. Д. Н. Решетова. При его участии разработаны руководящие материалы для того чтобы выполнять расчет станка. Кроме того, под его руководством проведены широкие экспериментальные исследования по динамике привода и, в частности была изучена вибрация станков.
В результате работ коллектива научных работников и инженеров в Советском Союзе созданы стройная теория и методы инженерных расчетов несущей способности деталей и механизмов привода. Большие научные: разработки были проведены в области гидрофикации металлорежущих станков. Промышленное использование гидропривода в широком масштабе впервые осуществили станкостроители.
В период СССР было издано много книг, посвященных рассматриваемым вопросам. Одной из первых фундаментальных работ явилась книга проф. Н. С. Ачеркана «Расчет и конструирование: металлорежущих станков», выпущенная в 1936 г.
Большой вклад в развитие конструкций и технологии производства станков внесли новаторы производства. Среди них можно назвать лауреата Государственной премии Г. С. Борткевича, изобретателя И. П. Иночкина, Героя Социалистического Труда А. В. Викторова и многих других передовиков производства.
Решающая роль в ускорении технического перевооружения машиностроения принадлежит станкоинструментальной промышленности. Была значительно улучшена структура выпускаемого оборудования, в частности станков для шлифования и финишной отделки, а также станков высокой и особо высокой точности. Значительно возрастает производство автоматических и полуавтоматических линий, увеличивается выпуск станков с числовым программным управлением.
Советское станкостроение - это крупная отрасль машиностроения, которая была в состоянии полностью обеспечить потребность нашей промышленности в металлорежущем оборудовании. От уровня его развития во многом зависел успех всей промышленности Советского Союза.
Машиностроение являлось основой научно-технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства в советское время. Непрерывное совершенствование и развитие машиностроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки вместе с некоторыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.
Партия и правительство Советского Союза всегда придавали большое значение развитию станкостроения, основы которого были заложены в годы первых пятилеток. Уже перед Великой Отечественной войной Советский Союз был крупной станкостроительной державой, обеспечивающей выпуск необходимого количества универсальных и специальных станков, большого числа автоматических станочных линий для ведущих отраслей машиностроения. 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. Профессора Н. С. Ачеркан и Н. В. Игнатьев опубликовали важнейшие положения о регулируемом главном приводе станков, а профессор Г. М. Головин разработал принципы кинематики станков.
Во время Великой Отечественной войны станкостроение вместе со всеми другими отраслями промышленности выпускало продукцию военного времени, а также специальные станки для ее производства. 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, МВТУ имени Н. Э. Баумана и в некоторых других организациях. Советские станкостроители освоили выпуск самых разнообразных станков, необходимых для различных отраслей машиностроения. Это станки особо высокой точности, обеспечивающие отклонения в долях микрометров, тяжелые станки для обработки крупных деталей размерами в несколько десятков метров, станки для физико-химических методов обработки, станки-автоматы для контурной программной обработки очень сложных по форме деталей.
Особое развитие в последние десятилетия получило числовое программное управление станками. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации. Станочный модуль способен обеспечивать обработку заготовок широкой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной или даже безлюдной технологии. Таким образом, современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, резко повышающего производительность труда в условиях средне- и мелкосерийного производства.
Использование гибких производственных систем, состоящих из набора станков, манипуляторов, средств контроля, объединенных общим управлением от ЭВМ, дает возможность и в многономенклатурном крупносерийном производстве стимулировать научно-технический прогресс, быстрый и с минимальными затратами переход к новым, более совершенным образцам выпускаемой продукции. Переход от использования набора станков и других технологических машин к машинным системам в виде гибких производственных систем технологического оборудования помимо повышения производительности труда коренным образом изменяет весь характер машиностроительного производства. Создаются условия постепенного перехода к трудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации.
Совершенствование современных станков того периода должно было обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода главного движения. Исключительное значение приобретает повышение надежности станков за счет насыщения их средствами контроля и измерения, а также введения в станки систем диагностирования.
Повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений связано с дальнейшим совершенствованием привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения. Применение композиционных материалов для режущих инструментов позволяет уже сейчас реализовать скорость резания до 1,5-2 км/мин, а скорость подачи довести до 20-30 м/мин. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственных станочных узлов.
Применение станочных модулей возможно только при полной автоматизации всех вспомогательных операций за счет широкого использования манипуляторов и промышленных роботов. Это относится к операциям, связанным со сменой заготовок, режущих инструментов, технологической оснастки, с операциями измерения заготовки, инструмента, с операциями дробления и удаления стружки из рабочей зоны станка.
Оснащение станков гибкого автоматизированного производства различными контрольными и измерительными устройствами является необходимым условием их надежной работы, особенно в автономном и автоматизированном режиме. В современных станках используют широкий набор средств измерения, иногда очень точных, таких, например, как лазерные интерферометры, для сбора текущей информации о состоянии станка, инструмента, вспомогательных устройств и для получения достоверных данных об исправной работе.
Металлорежущие станки уже в советский период обеспечивали исключительно высокую точность обработанных деталей. Ответственные поверхности наиболее важных деталей машин и приборов обрабатывали на станках с погрешностью в долях микрометров, а шероховатость поверхности при алмазном точении не превышала сотых долей микрометра. Требования к точности в машиностроении постоянно росло, и это, в свою очередь, ставили новые задачи перед прецизионным станкостроением. Специалисты в области технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов находились на одном из самых ответственных участков всего научно-технического прогресса. Задача заключалась в том, чтобы в результате коренного совершенствования технологии обработки, создавать новые металлорежущие станки с микропроцессорным управлением, станочные модули для гибких производственных систем, обеспечить техническое и организационное перевооружение всех отраслей машиностроения и на этой основе обеспечить существенное повышение производительности труда. Для успешного творческого труда инженеры-станкостроители должны быть фундаментально подготовлены в области математики, физики, вычислительной техники, иметь фундаментальные знания и навыки по общим инженерным дисциплинам и, наконец, хорошо знать свою будущую специальность. Необходимо ясно представлять общие важнейшие свойства и качества, определяющие технический уровень металлорежущих станков, с тем, чтобы создавать лучшие образцы и новые модели станков.
В тот период и в обозримом будущем потребуется создание новых моделей станков, станочных модулей, гибких производственных систем, поэтому будущие специалисты-станкостроители должны были владеть основами конструирования станков и их важнейших узлов. Для успешного применения вычислительной техники при конструировании необходимо хорошо было знать содержание процесса проектирования всех видов станочного оборудования, владеть методами его моделирования и оптимизации.
Станок органически соединил технологическую машину для размерной обработки с управляющей вычислительной машиной на основе микропроцессора. Поэтому специалист-станкостроитель должен был хорошо понимать принципы числового программного управления станками, владеть навыками подготовки и контроля управляющих программ. Он должен был знать устройство микропроцессорных средств управления, основные их характеристики и возможности применительно к станочному оборудованию.