iCNC > Инструмент > История токарных станков

История токарных станков

19.08.2015

img3

Из исто­рии извест­но, что пер­вый про­то­тип токар­но­го стан­ка был создан еще в 650-ом году до нашей эры. Его кон­струк­ция была пре­дель­но про­стой. Он имел два уста­нов­лен­ных цен­тра, меж­ду кото­ры­ми фик­си­ро­ва­ли заго­тов­ки из дре­ве­си­ны, кости или рогов диких живот­ных. Рабы или же уче­ни­ки масте­ров вра­ща­ли ось с заго­тов­кой, в то вре­мя как мастер подо­би­ем режу­ще­го инстру­мен­та сни­мал слой мате­ри­а­ла в том или ином месте. Было очень важ­но, что­бы вто­рой чело­век после­до­ва­тель­но вра­щал ось в одну и дру­гую сто­ро­ну, что­бы обра­бот­ка полу­ча­лась мак­си­маль­но рав­но­мер­ной. Посред­ством тако­го про­то­ти­па токар­но­го стан­ка уда­ва­лось делать про­стей­шие изде­лия из нетвер­дых мате­ри­а­лов.

Спу­стя неко­то­рое вре­мя такие стан­ки были модер­ни­зи­ро­ва­ны и их осе­вые части вра­ща­ла тети­ва от лука. Ее обо­ра­чи­ва­ли вокруг округ­лой части заго­тов­ки таким обра­зом, что­бы вокруг нее обра­зо­вы­ва­лась неболь­шая пет­ля. После это­го лук нуж­но было пере­ме­щать в раз­ные сто­ро­ны подоб­но дви­же­ни­ям пилы, что при­во­ди­ло заго­тов­ку в дви­же­ние сна­ча­ла в одну сто­ро­ну, а потом в дру­гую. Это дава­ло воз­мож­ность уве­ли­чить про­дук­тив­ность обра­бот­ки заго­то­вок и кон­тро­ли­ро­вать ско­рость вра­ще­ния посред­ством лука.

В пери­од 14-го века ста­ли появ­лять­ся пер­вые токар­ные стан­ки с нож­ным при­во­дом. Он состо­ял из оче­ла – жер­ди с боль­шой упру­го­стью, кото­рая кре­пи­лась над самим стан­ком. К кон­цу этой жер­ди при­ма­ты­ва­ли бечев­ку и дела­ли вокруг нее один или несколь­ко обо­ро­тов, в вто­рой конец кре­пи­ли к педа­ли. Когда мастер нажи­мал на педаль, то бечев­ка натя­ги­ва­лась, тем самым при­во­дя в дви­же­ние заго­тов­ку. Это поз­во­ля­ло добить­ся того, что заго­тов­ка мог­ла делать сра­зу несколь­ко обо­ро­тов от одно­го нажа­тия, а бечев­ка натя­ги­ва­лась. Когда мастер отпус­кал педаль, то жердь рас­прав­ля­лась и застав­ля­ла заго­тов­ку делать столь­ко же обо­ро­тов в обрат­ную сто­ро­ну.

В 1430-ом году был изоб­ре­тен ста­нок, вклю­ча­ю­щий в себя нож­ной при­вод из педа­ли и кри­во­ши­па. Этот при­вод имел такую же кон­струк­цию, как и у пер­вых швей­ных машин, что поз­во­ли­ло вра­щать заго­тов­ку не по коле­ба­тель­ной тра­ек­то­рии, а по кру­гу. Это дало воз­мож­ность повы­сить эффек­тив­ность обра­бот­ки мате­ри­а­ла и упро­стить рабо­ту масте­ра, так как теперь педаль при­хо­ди­лось нажи­мать реже и при этом не состав­ля­ло осо­бо­го тру­да кон­тро­ли­ро­вать ско­рость вра­ще­ния заго­тов­ки при­во­дом на педаль. Уже в 1500-ом году токар­ные стан­ки ста­ли иметь сталь­ные цен­тры и люнет, кото­рый мож­но было фик­си­ро­вать в любом месте меж­ду цен­тра­ми ста­ноч­но­го обо­ру­до­ва­ния.

Это обо­ру­до­ва­ние дава­ло воз­мож­ность обра­ба­ты­вать весь­ма слож­ные дета­ли, кото­рые мож­но было отне­сти к телам вра­ще­ния, напри­мер, шары. Такой при­вод был удо­бен для обра­бот­ки неко­то­рой дре­ве­си­ны, одна­ко для рабо­ты с метал­лом его мощ­но­сти не хва­та­ло. Более того, резец по-преж­не­му пода­вал­ся к заго­тов­ке вруч­ную, что так­же не дава­ло воз­мож­но­сти обра­ба­ты­вать метал­ли­че­ские заго­тов­ки. Инже­не­ры того вре­ме­ни ста­ли заду­мы­вать­ся над тем, что сле­ду­ет раз­ра­бо­тать спе­ци­аль­ный меха­низм, кото­рый бы удер­жи­вал режу­щий инстру­мент, а так­же изме­нить мускуль­ный при­вод стан­ка на более совер­шен­ный, не тре­бу­ю­щий при­кла­ды­ва­ния уси­лий со сто­ро­ны чело­ве­ка. Уже в 16-ом веке зна­ме­ни­тый Жак Бес­сон изоб­рел токар­ный ста­нок, кото­рый был ори­ен­ти­ро­ван на обра­бот­ку цилин­дри­че­ских и кони­че­ских вин­тов. В нача­ле 17-го века сво­им изоб­ре­те­ни­ем при­влек все­об­щее вни­ма­ние меха­ник Пет­ра Пер­во­го, кото­рый впер­вые создал токар­ный ста­нок с меха­ни­зи­ро­ван­ным суп­пор­том. Кро­ме это­го он осна­стил свой ста­нок зуб­ча­ты­ми коле­са­ми. Для того что­бы в пол­ной мере понять суть эво­лю­ции токар­ных стан­ков, сто­ит вер­нуть­ся немно­го назад.

mosc8440150af362363eb163caad82e73

В 17-ом веке впер­вые ста­ли появ­лять­ся токар­ные стан­ки, при­вод кото­рых бази­ро­вал­ся на водя­ном коле­се, а не на мускуль­ной силе тока­ря. Несмот­ря на это, резец при­хо­ди­лось все так­же дер­жать масте­ру в руках. В сле­ду­ю­щем веке все чаще ста­ли исполь­зо­вать такие стан­ки для рабо­ты с метал­ла­ми, а не дере­вом, как это было ранее. То при­ве­ло к повы­ше­нию акту­аль­но­сти про­бле­мы дер­жа­ния рез­ца в руке и его пере­ме­ще­ния вдоль заго­тов­ки. Дан­ная про­бле­ма вско­ре была реше­на А.К. Нар­то­вым в 1712-ом году, когда он изоб­рел само­ход­ный суп­порт.

Отли­чи­тель­ная осо­бен­ность эво­лю­ции токар­ных стан­ков вто­рой поло­ви­ны 18-го века была в том, что все пыта­лись их адап­ти­ро­вать к рабо­те с раз­ны­ми метал­ла­ми, при этом не поки­да­ли тогдаш­них инже­не­ров идеи о созда­нии уни­вер­саль­но­го стан­ка токар­но­го типа, кото­рый бы под­хо­дил для рабо­ты с любы­ми мате­ри­а­ла­ми. Уже в 1751-ом году Вокан­сон во Фран­ции стро­ит свой пер­вый токар­ный ста­нок, кото­рый наи­бо­лее похо­дил на уни­вер­саль­ный, по срав­не­нию с суще­ству­ю­щи­ми тогда ана­ло­га­ми. Этот ста­нок был испол­нен прак­ти­че­ски пол­но­стью из метал­ла и был очень мас­сив­ным, а так­же его осна­сти­ли мед­ным суп­пор­том, кото­рый обес­пе­чи­вал меха­ни­зи­ро­ван­ное пере­ме­ще­ние инстру­мен­та во всех направ­ле­ни­ях. Недо­стат­ком это­го стан­ка мож­но было отме­тить толь­ко отсут­ствие меха­низ­ма зажи­ма заго­тов­ки в теле патро­на, хоть в дру­гих токар­ных стан­ках того вре­ме­ни он уже при­сут­ство­вал. В рам­ках кон­струк­ции имен­но это­го стан­ка было преду­смот­ре­но фик­си­ро­вать заго­тов­ки исклю­чи­тель­но в цен­трах. Рас­сто­я­ние меж­ду цен­тра­ми это­го обо­ру­до­ва­ния мож­но было менять вруч­ную, одна­ко все­го в пре­де­лах 10-ти сан­ти­мет­ров. Это при­ве­ло к тому, что посред­ством дан­но­го стан­ка мож­но было рабо­тать толь­ко с дета­ля­ми при­мер­но оди­на­ко­во­го раз­ме­ра и дли­ны.

В 1778-ом году Раме­дон спро­ек­ти­ро­вал и собрал два типа токар­ных стан­ков, кото­рые слу­жи­ли для наре­за­ния резь­бы. В одном из них вдоль вра­ща­ю­щей­ся заго­тов­ки пере­ме­щал­ся резец из алма­за, пи этом ско­рость его пере­ме­ще­ния мог­ла регу­ли­ро­вать­ся посред­ством эта­лон­но­го вин­та. Исполь­зо­ва­ние смен­ных шесте­рен дало воз­мож­ность выпол­нять на этом стан­ке резь­бы с раз­лич­ной вели­чи­ной шага. Что каса­тель­но вто­ро­го стан­ка, то он дал воз­мож­ность наре­зать резь­бы с шагом боль­ше эта­лон­ных раз­ме­ров. В этом слу­чае дви­же­ние рез­ца обес­пе­чи­ва­лось вдоль стру­ны, кото­рая накру­чи­ва­лась на шпон­ку.

Спу­стя несколь­ко лет во Фран­ции был изоб­ре­тен токар­ный ста­нок для нарез­ки на нем вин­тов раз­ных раз­ме­ров. Кон­струк­тор того вре­ме­ни учел надоб­ность исполь­зо­ва­ния смен­ных шесте­рен, боль­шо­го ходо­во­го вин­та, а так­же меха­ни­зи­ро­ван­но­го суп­пор­та. Этот ста­нок ярко отли­чал­ся от дру­гих тем, что он вовсе не был никак укра­шен, хоть в то вре­мя это было при­ня­то.

Весь этот мно­го­лет­ний опыт созда­ния токар­ных стан­ков дал воз­мож­ность к кон­цу 18-го века создать пер­вый про­то­тип стан­ка, кото­рый мож­но было назвать уни­вер­саль­ным токар­ным. Авто­ром это­го обо­ру­до­ва­ния стал Ген­ри Модс­ли. Изна­чаль­но он изоб­ре­тал токар­ный суп­порт, одна­ко его пер­вый вари­ант ока­зал­ся нена­деж­ным. После он осно­вал мастер­скую по про­из­вод­ству токар­ных стан­ков, где и дора­бо­тал свой уни­вер­саль­ный токар­ный ста­нок.

В 1800-ом году он про­дол­жил модер­ни­зи­ро­вать свой уни­вер­саль­ный токар­ный ста­нок, а после это­го создал и его тре­тий вари­ант, кото­рый имел все эле­мен­ты, кото­рые име­ют­ся и в нынеш­них токар­ных стан­ках. При­ме­ча­тель­но, что имен­но он одним из пер­вых ощу­тил надоб­ность уни­фи­ка­ции неко­то­рых дета­лей и был осно­ва­те­лем стан­дар­ти­за­ции резьб и гаек. Спу­стя еще несколь­ко лет он стал про­да­вать соб­ствен­ные набо­ры для наре­за­ния резь­бы и плаш­ки.

У Модс­ли был уче­ник по име­ни Р. Робертс, кото­рый модер­ни­зи­ро­вал токар­ный ста­нок тем, что осна­стил его зуб­ча­тым пере­бо­ром, а все орга­ны управ­ле­ния были пере­не­се­ны на перед­нюю панель. Это поз­во­ли­ло с мак­си­маль­ной ком­форт­но­стью управ­лять стан­ком. Эти токар­ные стан­ки широ­ко при­ме­ня­лись вплоть до 1909-го года.

Один из сотруд­ни­ков Модс­ли Кле­мент создал токар­ный ста­нок, кото­рый под­хо­дил для обра­бот­ки дета­лей с боль­шим диа­мет­ром. Он обра­тил вни­ма­ние на то, что при усло­вии нали­чия посто­ян­ной ско­ро­сти вра­ще­ния дета­ли тако­го раз­ме­ра и пере­ме­ще­нии вдоль ее оси режу­ще­го инстру­мен­та с опре­де­лен­ной ско­ро­стью, сила реза­ния будет падать, чем даль­ше резец будет рас­по­ла­гать­ся от осно­ва­ния дета­ли. Это наблю­де­ние толк­ну­ло его на созда­ние систе­мы уве­ли­че­ния ско­ро­сти реза­ния.

44-tokarnyjstanokzawodabromlejrossija1915g

В 1835-ом году Витворт впер­вые изоб­рел меха­низм авто­ма­ти­че­ской пода­чи рез­ца в попе­реч­ном направ­ле­нии, кото­рая непо­сред­ствен­но была свя­за­на с меха­низ­мом про­доль­ной пода­чи. На этом модер­ни­за­ция и эво­лю­ция токар­ных стан­ков была пол­но­стью завер­ше­на и даль­ше сле­до­ва­ла толь­ко их авто­ма­ти­за­ция.

Что каса­тель­но эта­па авто­ма­ти­за­ции токар­ных стан­ков, то пер­вы­ми здесь отли­чи­лись имен­но аме­ри­кан­цы. На тер­ри­то­рии шта­тов раз­ви­тие тех­ни­ки рабо­ты с метал­ла­ми нача­лось немно­го поз­же чем в Евро­пе. На началь­ном эта­пе их токар­ные стан­ки были дале­ко не луч­ши­ми, одна­ко с при­хо­дом сле­ду­ю­ще­го века все изме­ни­лось.

Уже во вто­рой поло­вине 19-го века уро­вень токар­ных стан­ков из США стал более высо­ким. Они нача­ли выпус­кать их в серий­ном режи­ме, при этом вво­ди­лась уни­фи­ка­ция всех дета­лей ста­ноч­но­го обо­ру­до­ва­ния, кото­рое про­из­во­ди­лось в рам­ках одной ком­па­нии. Эти стан­ки впер­вые ста­ли осна­щать авто­ма­ти­кой, напри­мер, систе­мой авто­ма­ти­че­ской оста­нов­ки стан­ка по мере дости­же­ния опре­де­лен­но­го раз­ме­ра, систе­ма сама регу­ли­ро­ва­ла ско­рость точе­ния и дру­гие базо­вые харак­те­ри­сти­ки режи­мов реза­ния. Сре­ди заслуг аме­ри­кан­цев в раз­ви­тии токар­ных стан­ков сле­ду­ет отме­тить не их модер­ни­за­ции, а созда­ние уни­каль­ной моди­фи­ка­ции – револь­вер­но­го токар­но­го стан­ка. Это было свя­за­но с тем, что в шта­тах воз­ник­ла ост­рая необ­хо­ди­мость в серий­ном про­из­вод­стве стрел­ко­во­го револь­вер­но­го ору­жия. В конеч­ном ито­ге был создан револь­вер­ный токар­ный ста­нок, кото­рый содер­жал в сво­ем арсе­на­ле 8 режу­щих инстру­мен­тов. При­ме­ча­тель­но, что инстру­мен­ты эти мож­но было доста­точ­но быст­ро заме­нять, что кар­ди­наль­но повы­си­ло про­из­во­ди­тель­ность в слу­чае про­из­вод­ства про­дук­ции в боль­ших объ­е­мах. Это изоб­ре­те­ние ста­ло очень важ­ным шагом на пути к созда­нию авто­ма­ти­че­ских токар­ных стан­ков. Что каса­тель­но отрас­ли дере­во­об­ра­бот­ки, то авто­ма­ти­че­ские токар­ные стан­ки суще­ство­ва­ли уже в 1842-ом году. Подоб­ный ста­нок впер­вые был постро­ен инже­не­ром Випи­лем, а после его ста­ли модер­ни­зи­ро­вать.  Пер­вый в исто­рии уни­вер­саль­ный токар­ный авто­ма­ти­че­ский ста­нок был изоб­ре­тен Спен­се­ром еще в 1873-ем году. Как види­те, исто­рия раз­ви­тия токар­ных стан­ков дей­стви­тель­но инте­рес­ная и яркая, при этом про­дол­жа­лась она еще со вре­мен до нашей эры.