Історія токарного верстата
На тему : «Історія токарного верстата»
1) Походження токарного верстата
Історія відносить винахід токарного
верстата до 650 років. до н. е.. Верстатявляв
собою два встановлених центру, між
якими затискалисязаготівля з дерева,
кістки або рогу. Раб або підмайстер
обертав заготівлю
(один або декілька обертів в один бік,
потім в іншу). Майстер тримаврізець в
руках і, притискаючи його в потрібному
місці до заготівлі, знімав стружку,надаючи
заготівлі необхідної форми.
Пізніше заготовки для приведення в рух застосовували лук зі слабонатягнутої (провисаюча) тятивою. Тятиву обертали навколо циліндричноїчастині заготовки так, щоб вона утворила петлю навколо заготовки. Прирусі цибулі то в один, то в інший бік, аналогічно руху пили прирозпилюванні колоди, заготівля робила кілька обертів навколо своєї осіспочатку в один, а потім в інший бік.
У XIV - XV століттях були поширені токарні
верстати з ножним приводом.
Ножний привід складався з очепа - пружною
жердини, консольно закріпленої надверстатом.
До кінця жердини кріпилася мотузка, яка
була загорнута на одиноборот навколо
заготовки та нижнім кінцем кріпилася
до педалі. При натисканні напедаль мотузка
натягалася, змушуючи заготівлю зробити
один - дваобороту, а жердину - зігнутися.
При відпуску педалі жердину випрямляти,тягнула
вгору мотузку, і заготівля робила ті ж
обороти в інший бік.
Приблизно до 1430 замість очепа стали застосовувати механізм, що включаєпедаль, шатун і кривошип, отримавши, таким чином, привід, аналогічнийпоширеній в XX столітті ножним приводом швейної машинки. З цьогочасу заготівля на токарному верстаті отримала замість коливальногоруху обертання в одну сторону протягом всього процесу точіння.
2) Удосксналення верстата
У 1500 р. токарний верстат вже мав сталеві центри та люнет, який мігбути укріплений в будь-якому місці між центрами.
На таких верстатах обробляли
досить складні деталі, що представляютьсобою
тіла обертання, - аж до кулі. Але привід
існуючих на той часверстатів був занадто
малопотужним для обробки металу, а зусилля
руки,що тримає різець, недостатніми, щоб
знімати велику стружку з заготовки.
У результаті обробка металу виявлялася
малоефективною. Необхідно булозамінити
руку робочого спеціальним механізмом,
а м'язову силу,верстат що приводить в
рух, більш потужним двигуном.
Поява водяного колеса призвело до підвищення продуктивності праці,зробивши при цьому потужне революціонізуюче дію на розвиток техніки. Аз середини XIV ст. водяні приводи стали поширюватися вметалообробці.
У середині XVI Жак Бессон (помер у 1569 р.) - винайшов токарний верстатдля нарізання циліндричних і конічних гвинтів.
На початку XVIII століття Андрій Костянтинович
Нартов (1693-1756), механік
Петра першого, винаходить оригінальний
токарно-копіювальний і гвинторізнийверстат
з механізованим супортом і набором змінних
зубчастих коліс. Щобпо-справжньому зрозуміти
світове значення цих винаходів, повернемося
до еволюціїтокарного верстата.
У XVII ст. з'явилися токарні верстати, в яких обробляється вирібприводилося в рух вже не м'язової силою токаря, а за допомогою водяногоколеса, але різець, як і раніше, тримав у руці токар. На початку XVIII ст.токарні верстати все частіше використовували для різання металів, а не дерева, ітому проблема жорсткого кріплення різця і переміщення його уздовжоброблюваної поверхні столу вельми актуальною. І ось уперше проблемасамохідного супорта була успішно вирішена в копіювальному верстаті А. К. Нартовав 1712 р.
До ідеї механізованого пересування
різця винахідники йшли довго.
Вперше ця проблема особливо гостро постала
при вирішенні таких технічнихзавдань,
як нарізування різьблення, нанесення
складних узорів на предмети розкоші,виготовлення
зубчастих коліс і т.д. Для отримання різьблення
на валу, наприклад,спочатку проводили
розмітку, для чого на вал навіває паперову
стрічкупотрібної ширини, по краях якої
наносили контур майбутньої різьблення.
Післярозмітки різьблення опілівалі напилком
вручну. Не кажучи вже про трудомісткістьтакого
процесу, отримати задовільну якість різьблення
таким способомдуже важко.
А Нартов не тільки вирішив завдання
механізації цієї операції, але в
1718 -
1729 рр.. сам удосконалив схему. Копіювальний
палець і суппортнаводилися в рух одним
ходовим гвинтом, але з різним кроком нарізки
підрізцем і під копіром. Таким чином,
було забезпечено автоматичнепереміщення
супорта уздовж осі оброблюваної заготовки.
Правда, поперечноїподання ще не було,
замість неї було введено хитання системи
"копір -заготовка ". Тому роботи над
створенням супорта тривали. Свійсуппорт
створили, зокрема, тульські механіки
Олексій СУРНІН і Павло
Захава. Більш досконалу конструкцію супорта,
близьку до сучасної,створив англійська
верстатобудівників Модслі, але А.К. Нартов
залишається першим,хто знайшов шлях до
вирішення цього завдання.
Друга половина XVIII ст. у верстатобудуванні ознаменувалася різкимзбільшенням сфери застосування металорізальних верстатів і пошукамизадовільною схеми універсального токарного верстата, що міг бивикористовуватися в різних цілях.
У 1751 р. Ж. Вокансон у Франції побудував
верстат, який за своїмитехнічними даними
вже походив на універсальний. Він
був виконаний зметалу, мав потужну
станину, два металевих центру, дві направляючі
V -подібної форми, мідний супорт, що забезпечує
механізоване переміщенняінструменту
в поздовжньому і поперечному напрямках.
У той же час в цьомуверстаті була відсутня
система затиску заготовки в патроні,
хоча цепристрій існувало в інших конструкціях
верстатів. Тутпередбачалося кріплення
заготовки тільки в центрах. Відстань
міжцентрами можна було змінювати в межах
10 см. Тому обробляти на верстаті
Вокансона можна було тільки деталі приблизно
однакової довжини.
У 1778 р. англієць Д. Рамедон розробив два типи верстатів длянарізування різьблень. В одному верстаті уздовж обертається заготовки по паралельнихнапрямних пересувався алмазний ріжучий інструмент, швидкість переміщенняякого задавалася обертанням еталонного гвинта. Змінні шестерні дозволялиотримувати різьблення з різним кроком. Другий верстат давав можливістьвиготовляти різьблення з різним кроком на деталі більшої довжини, ніж довжинаеталона. Резец просувався вздовж заготовки за допомогою струни,накручується на центральну шпонку.
У 1795 р. французький механік Сіно
виготовив
Накопичений досвід дозволив до кінця
XVIII століття створити універсальний
токарний верстат, що став основою машинобудування.
Його автором став Генрі
Модслі. У 1794 р. він створив конструкцію
супорта, досить недосконалу. У
1798 р., заснувавши власну майстерню з виробництва
верстатів, вінзначно поліпшив супорт,
що дозволило створити варіант універсальноготокарного
верстата.
У 1800 р. Модслі удосконалив цей верстат,
а потім створив і
Одним з учнів і продовжувачів
справи Модслі був Р. Робертс. Вінполіпшив
токарний верстат тим, що розташував
ходовий гвинт перед станиною,
Інший колишній співробітник Модслі - Д. Клемент створив лоботокарні верстатдля обробки деталей великого діаметра. Він врахував, що при постійнійшвидкості обертання деталі і постійній швидкості подачі в міру рухурізця від периферії до центру швидкість різання буде падати, і створив системузбільшення швидкості.
У 1835 р. Д. Вітворт винайшов автоматичну подачу в поперечномунапрямку, яка була пов'язана з механізмом поздовжньої подачі. Цим булозавершено принципове вдосконалення токарного обладнання.
3) Автоматизація токарних верстатів
Наступний етап - автоматизація токарних верстатів. Тут пальмапершості належала американцям. У США розвиток техніки обробкиметалів почалося пізніше, ніж у Європі. Американські верстати першимполовини XIX ст. значно поступалися верстатів Модслі.
У другій половині XIX ст. якість американських
верстатів було вжедосить високим.
Верстати випускалися серійно, причому
вводилася
У другій половині XIX ст. були введені елементи, що забезпечують повнумеханізацію обробки - блок автоматичної подачі по обох координатах,досконалу систему кріплення різця і деталі. Режими різання і подачзмінювалися швидко і без значних зусиль. У токарних верстатах булиелементи автоматики - автоматичний зупинка верстата при досягненніпевного розміру, система автоматичного регулювання швидкостілобового точіння і т.д.
Проте основним досягненням американського верстатобудування було нерозвиток традиційного токарного верстата, а створення його модифікації --револьверного верстата. У зв'язку з необхідністю виготовлення новогострілецької зброї (револьверів) С. Фітч в 1845 р. розробив і побудувавревольверний верстат з вісьмома ріжучими інструментами в револьверноюголівці. Швидкість зміни інструменту різко підвищила продуктивністьверстата при виготовленні серійної продукції. Це був серйозний крок достворенню верстатів-автоматів.
У деревообробці перші верстати-
Перший універсальний токарний автомат
винайшов в 1873г. Хр. Спенсер.
4) Супорт
Одним з найважливіших досягнень машинобудування на початку XIX століття сталопоширення металорізальних верстатів з супортами - механічнимивласниками для різця. Введення супорта разом спричинило за собоюудосконалення і здешевлення всіх машин, дало поштовх до новихудосконаленням і винаходів.
Токарний верстат має дуже давню історію, причому з роками йогоконструкція змінювалася дуже незначно. Наводячи в обертання шматокдерева, майстер з допомогою долота міг надати йому саму вигадливуциліндричну форму. Для цього він притискав долото до швидко обертаєтьсяшматку дерева, відділяв від нього кругову стружку і поступово давав заготівліпотрібні обриси. У деталях свого пристрою верстати могли доситьзначно відрізнятися один від одного, але аж до кінця XVIII століття всі вонимали одну принципову особливість: при обробці заготівля оберталася, арізець знаходився в руках майстра.
Винятки з цього правила були дуже рідкісними, і їх ні в якому разіне можна вважати типовими для цієї епохи. Наприклад, тримачі для різцянабули поширення в копіювальних верстатах. За допомогою таких верстатівпрацівник, не володів особливими навиками, міг виготовляти чудернацьківироби дуже складної форми. Щоб цього користувалися бронзової моделлю,що мала вигляд виробу, але більшого розміру (звичайно 2:1). Потрібне зображенняотримували на заготівлі наступним чином.
верстат обладнаний двома супортами, що дозволяли виточувати виробибез участі руки працівника: в одному був закріплений копіювальний палець, віншому - різець. Нерухомий копіювальний палець мав вигляд стрижня, назагостреному кінці якого схибнувся маленький ролик. До роликукопіювального пальця спеціальної пружиною постійно тулилася модель. Підчас роботи верстата вона починала обертатися і у відповідності з виступами ізападинами на своїй поверхні здійснювала коливальні рухи.
Ці рухи моделі через систему зубчастих коліс передавалисяобертається заготівлі, яка повторювала їх. Заготівля перебувала вконтакті з різцем, подібно до того, як модель знаходилася в контакті зкопіювальних пальцем. У залежності від рельєфу моделі заготівля тонаближалася до різцю, то віддалялася від нього. При цьому змінювалася і товщинастружки. Після багатьох проходів різця по поверхні заготовки виникалорельєф, аналогічний що були на моделі, але в меншому масштабі.
Копіювальний верстат був дуже
складним і дорогим інструментом.
Придбати його могли лише дуже заможні
люди. У першій половині
XVIII століття, коли виникла мода на точені
вироби з дерева і кістки,токарними роботами
займалися багато європейські монархи
і титулованазнати. Для них здебільшого
і призначалися копіювальні верстати.
Але широкого розповсюдження у токарному ділі ці пристосування неотримали. Простій токарний верстат цілком задовольняв всі потребилюдини аж до другої половини XVIII століття. Однак із середини сторіччявсе частіше стала виникати необхідність обробляти з великою точністюмасивні залізні деталі. Ліси, гвинти різної величини, зубчасті колесабули першими деталями машин, про механічне виготовленні яких вставпитання одразу ж після їх появи, так як вони були потрібні у величезномукількості.
Особливо гостро потреба в високоточної
обробки металевих
Виготовлення деталей для парових машин
виявилося дуже складною технічноїзавданням
для того рівня, якого досягла машинобудування
XVIII століття.
Зазвичай різець зміцнювався на довгій крючкообразной палиці. Робочий тримавйого в руках, спираючись як на важіль на спеціальну підставку. Ця працявимагав великих професійних навиків і великої фізичної сили. Будь-якапомилка приводила до псування всієї заготовки або до занадто великий похибкиобробки.
У 1765 році з-за неможливості розсвердлити з достатньою точністюциліндр довжиною в два фути і діаметром в шість дюймів Уатт змушений буввдатися до ковкого циліндра. Розточення циліндра довжиною в дев'ять футів ідіаметром в 28 дюймів допускала точність до "товщини маленького пальця".
З початку XIX століття почався поступовий п?? реворот в машинобудуванні. Намісце старому токарного верстата один за одним приходять нові високоточніавтоматичні верстати, оснащені супортами. Початок цієї революції поклавтокарний гвинторізний верстат англійської механіка Генрі Модслі, що дозволявавтоматично виточувати гвинти та болти з будь-якою нарізкою.
Нарізка гвинтів довго залишалася складним технічним завданням, оскількивимагала високої точності і майстерності. Механіки давно замислювалися надтим, як спростити цю операцію. Ще в 1701 році в праці Ш. Плюмописувався спосіб нарізки гвинтів за допомогою примітивного супорта.
Для цього до заготівлі припаювали
відрізок гвинта як хвостовика.
Крок напоюються гвинти повинен був бути
рівний кроку того гвинта, що потрібнобуло
нарізати на заготівлі. Потім заготовку
встановлювали в найпростішихрознімних
дерев'яних бабках; передня бабка підтримувала
тіло заготовки, ав задню вставлявся припаяної
гвинт. При обертанні гвинта дерев'яне
гніздозадньої бабки мнеться за формою
гвинта і служило гайкою, внаслідок чого
всязаготівля переміщалася в бік передньої
бабки. Подача на оборот булатака, що дозволяла
нерухомого різцю різати гвинт з необхідним
кроком.
Подібного ж роду пристосування
було на токарно-гвинторізний верстаті
1785, який був безпосереднім попередником
верстата Модслі.
Тут нарізка різьблення, слугувала зразком
для виготовляється гвинта,наносилася
безпосередньо на шпиндель, який утримував
заготівлю іщо приводив її в обертання.
(Шпинделя називають обертовий вал токарноговерстата
з пристроєм для затиску оброблюваної
деталі.) Це даваломожливість робити нарізку
на гвинтах машинним способом: робочий
приводив уобертання заготовку, яка за
рахунок різьби шпинделя, точно так само
як і впристосуванні Плюм, починала поступально
переміщатися щодонерухомого різця, який
робочий тримав на палиці.
Таким чином, на виробі виходила різьба, точно відповіднарізьби шпинделя. Втім, точність і прямолінійність обробки залежалитут виключно від сили і твердості руки робітника, що спрямовувавінструмент. У цьому полягала велика незручність. Крім того, різьблення нашпинделі була всього 8-10 мм, що дозволяло нарізати тільки дуже короткігвинти.
гвинторізний верстат, сконструйований Модслі, являв собоюзначний крок вперед. Історія його винаходу так описуєтьсясучасниками. У 1794-1795 роках Модслі, ще молодий, але вже доситьдосвідчений механік, працював у майстерні відомого винахідника Брами.
Перед Брама і Модслі стояло завдання збільшити число деталей,що виготовляються на верстатах. Але старий токарний верстат був для цьогонезручний. Почавши роботу з його удосконалення, Модслі в 1794 роцізабезпечив його хрестовим супортом.
Нижня частина супорта (санчата) встановлювалися на одній рамі з задньоїбабкою верстата і могла ковзати уздовж її направляє. У будь-якому її місцісуппорт міг бути міцно закріплений за допомогою гвинта. На нижніх полозкузнаходилися верхні, влаштовані подібним же чином. За допомогою них різець,закріплений гвинтом в прорізи на кінці сталевого бруска, міг переміщатися впоперечному напрямку.
Довжина супорта в поздовжньому
і поперечному напрямках
Пішовши незабаром після свого винаходу від Брами, Модслі заснуваввласну майстерню і в 1798 році створив більш досконалий токарнийверстат. Цей верстат став важливою віхою в розвитку верстатобудування, так як вінвперше дозволив автоматично проводити нарізку гвинтів будь-якої довжини ібудь-якого кроку.
Слабким місцем колишнього токарного верстата було те, що на ньому можна булонарізати тільки короткі гвинти. Інакше й бути не могло ж там не булосупорта, рука робочого повинна була залишатися нерухомою, а рухаласясама заготовка разом з шпинделем. У верстаті Модслі заготівля залишаласянерухомою, а рухався супорт із закріпленим у ньому різцем.
Для того щоб змусити суппорт переміщатися на нижніх полозку уздовжверстата, Модслі з'єднав за допомогою двох зубчастих коліс шпиндель переднійбабки з ходовим гвинтом супорта. Обертовий гвинт вкручуються в гайку,яка тягла за собою санчата супорта і змушувала їх ковзати уздовжстанини. Оскільки ходовий гвинт обертався з тією ж швидкістю, що йшпиндель, то на заготівлі нарізати різьблення з тим же кроком, що була наце винте. Для нарізки гвинтів з різним кроком при верстаті був запасходових гвинтів.
Автоматичне нарізування гвинта
на верстаті відбувалося таким чином.
Заготівлю затискали і обточували до потрібних
розмірів, не включаючи механічноїподачі
супорта. Після цього з'єднували ходовий
гвинт зі шпинделем, ігвинтова нарізка
здійснювалася за кілька проходів різця.
Зворотний відхідсупорта кожен робився
вручну після відключення самохідної
подачі. Такимчином, ходовий гвинт і суппорт
повністю замінювали руку робітника. Малотого,
вони дозволяли нарізати різьблення набагато
точніше і швидше, ніж напорожніх верстатах.
У 1800 році Модслі вніс чудове удосконалення
у свій верстат
- Замість набору змінних ходових гвинтів
він застосував набір змінних зубчастихколіс,
які з'єднували шпиндель і ходовий гвинт
(їх було 28 з числомзубів від 15 до 50).
На своєму верстаті Модслі виконував
нарізку різьблень з такою дивовижноюточністю
та ретельністю, що це здавалося сучасникам
майже дивом. Він,зокрема, нарізав регулювальні
гвинт і гайку для астрономічногоприладу,
який протягом довгого часу вважався неперевершенимшедевром
точності. Гвинт мав п'ять футів довжини
і два дюйма в діаметрі з 50-мавитками на
кожен дюйм. Різьба була такої дрібної,
що її неможливо булорозглянути неозброєним
оком. Незабаром вдосконалений
Модслі верстат отримав повсюдне розповсюдження
і став зразком длябагатьох інших металорізальних
верстатів. У 1817 році був створений стругальнийверстат
з супортом, що дозволив швидко обробляти
плоскі поверхні. У
1818 Уїтні придумав фрезерний верстат.
У 1839 році з'явився карусельнийверстат
і т.д.
5) Нартов Андрій Костянтинович
(1683 - 1756)
Діяч часу Петра Великого. Російський
механік і винахідник. Навчавсяв
Школі математичних і навігацкіх
наук у Москві. Близько 1718 бувпосланий
царем за кордон для вдосконалення
в токарному мистецтві і
"придбання знань в механіці та математики".
За вказівкою Петра I, Нартовнезабаром
був переведений до Петербурга і призначений
особистим токарем царя в палацовійтокарної
майстерні.
Працюючи тут у 1712-1725, Нартов винайшов
і побудував ряд скоєних
У 1726-1727 і в 1733 Нартов працював при Московському монетному дворі, дестворив оригінальні монетні верстати. У тому ж 1733 Нартов створивмеханізм для підйому "Цар дзвони". Після смерті Петра, Нартова булодоручено зробити "тріумфальний стовп" на честь імператора, із зображеннямвсіх його "баталій".
Коли в Академію наук були здані
всі токарні речі і предмети
Петра, а також і "тріумфальний стовп",
то, на настійну вимогу начальникаакадемії,
барона Корфа, який вважав Нартова єдиною
людиною,здатним закінчити "стовп",
він був переведений в академію "до
токарнихверстатів ", для завідування
учнями токарного і механічного справи
таслюсарями. Петровська токарно, перетворена
Нартова в академічнімайстерні, послужила
базою для наступних робіт М. В. Ломоносова,
а потім
І. П. Кулібіна (особливо в галузі приладобудування).
У 1742 році Нартов приніс Сенату скаргу
на радника академії Шумахера,з яким
у нього відбувалися сперечання
з грошового питання, а потімдомігся
призначення слідства над Шумахером,
на місце якого було визначеносам
Нартов. На цій посаді він пробув
лише 1,5 року, тому що виявився
"нічого крім токарного художества
сторонній і самовладним"; він звелівзапечатати
архів академічної канцелярії, грубо поводився
з академіками, інарешті, довів справу
до того, що Ломоносов і інші члени стали
проситиповернення Шумахера, який знову
вступив в управління академією в 1744році,
а Нартов зосередив свою діяльність "на
гарматно-артилерійськомусправі ".
1738-1756, працюючи в Артилерійському
відомстві, Нартов створив
У виявленої рукописи Нартова "Ясна
видовище махина" описується більш
20 токарних, токарно-копіювальних, токарно-гвинторізних
верстатів різнихконструкцій. Виконані
Нартова креслення і технічні описисвідчать
про його великих інженерних знанні. Він
видав також:
"Достопам'ятні оповіді й мови Петра
Великого" і "Театрум махінарум.
Авторство багатьох анекдотів про Петра приписується Нартова.
6) Генрі Модслі
Maudslay Henry (1771 -- 1831)
Англійська механік і
У 12 років став працювати набівальщіком
патронів в Вулвічском арсеналі,
ав 18 років він найкращий коваль арсеналу
і слюсар-механік, у майстерні Дж.
Брама - кращої майстерні Лондона. Пізніше
відкрив власну майстерню,потім завод
в Ламбеті.
Створив "Лабораторію Модслі".
Дизайнер. Машинобудівник. Створивмеханізований
суппорт токарного верстата, власної конструкції.
Придумав оригінальний набір змінних
зубчастих коліс. Винайшов поперечно -стругальний
верстат з кривошипно-шатунним механізмом.
Створив абоудосконалив велика кількість
різних металорізальних верстатів.
Будував для Росії корабельний парові
машини.
Література
Інтернет-ресурси:
V http://turner.narod.ru/dir1/
V http://turner.narod.ru/dir1/
V http://www.100top.ru/
V http://savelaleksandr.narod.
1) Походження токарного верстата
2) Удосксналення верстата
3) Автоматизація токарних верстатів
4) Супорт
5) Нартов Андрій Костянтинович
6) Генрі Модслі

- Історія туризму
- історія украЇни
- Історія України
- Історія України Друга світова війна
- Історія України і державотворення
- Історія українського війська
- Історія української адвокатури у ХІХ ст
- Історія та причини виникнення ф'ючерсної торгівлі
- Історія та сучасні проблеми української термінології
- Історія та сучасність редакції друкованого видання
- Історія та технологія будівництва пірамід
- Історія та філософія ляльки
- історія телескопа
- Історія товарних знаків