Изобрел токарный станок: История развития токарного станка | Металлорежущие станки

Содержание

История развития токарного станка | Металлорежущие станки

История

Простейшие токарные станки были известны еще в глубокой древности. Эти станки были весьма примитивны по конструкции: заготовка вращалась от ножного привода, а режущий инструмент (тип современного долота) приходилось держать в руках. Работа на таких станках была непроизводительной, утомительной и неточной.

Дальнейшее развитие токарного станка относится к XVIII в., когда русский механик токарь Петра I А. К. Нартов в 1712- 1725 гг. впервые в мире изобрел механический суппорт, создав тем самым исполнительный механизм токарного станка.

Изобретение суппорта освободило руки токаря от необходимости держать резец во время обтачивания детали и ознаменовало собой начало новой эпохи в развитии не только токарных, но и других металлорежущих станков.

В середине XVIII в. в отечественное станкостроение внес большой вклад гениальный русский ученый М. В. Ломоносов. Для обработки сложных поверхностей металлических зеркал он создал специальный сферо-токарный станок.

В конце XVIII в. славные традиции русских машиностроителей продолжали тверской механик-часовщик Лев Собакин и тульский мастер Алексей Сурнин. По их чертежам изготовлялись токарно-винторезные станки для обработки винтов.

Развитие машиностроения

Значительно ближе к современным станкам токарные станки, изготовлявшиеся в середине прошлого столетия. Эти станки уже имели со ступенчатым шкивом, позволявшим изменять число оборотов обрабатываемых деталей. Суппорт перемещался при помощи ходового винта и сменных зубчатых колес.

Позднее на токарных станках со ступенчато-шкивным приводом для изменения скорости перемещения суппорта стали применять коробку подач; помимо ходового винта, стали применять и ходовой вал.

В начале XX в. с изобретением быстрорежущей стали появляются относительно быстроходные и мощные (по тому времени) токарные станки с приводом от трансмиссии (рис. 232).

Рис. 232. Токарно-винторезный станок со ступенчатым шкивом: 1 – коробка подач, 2 – ступенчатый шкив, 3 – ходовой винт, 4 – ходовой вал

Бурное развитие отечественного станкостроения началось у нас после Великой Октябрьской социалистической революции.

Современные токарные станки выпускаются с индивидуальным электрическим приводом; универсальные токарно-винторезные станки оборудованы коробкой скоростей, обеспечивающей быстрое изменение чисел оборотов обрабатываемой детали, и более совершенной коробкой подач.

Станкостроительных завод «Красный пролетарий»

К группе токарно-винторезных станков, получивших широкое распространение на наших машиностроительных заводах, относится станок модели 1А62 (рис. 233), выпускавшийся заводом «Красный пролетарий». Этот станок был получен в результате модернизации широко распространенного ранее токарно-винторезного станка (1Д62М) ДИП-200, у которого верхний предел чисел оборотов шпинделя был увеличен с 600 до 1200 в минуту, мощность электродвигателя – с 4,3 до 7 квт, а плоскоременная передача от электродвигателя заменена клиноременной.

Начиная с 1956 г. станок 1А62 заменен токарно-винторезным станком модели (рис. 234). Этот новый станок более соответствующий современному уровню техники имеет более мощный электродвигатель (N= 10 квт). дает возможность устанавливать 23 различные скорости шпинделя (от 12,5 до 2 тыс. об/мин). Число подач 48 – от 0,075 до 4,16 мм на один оборот шпинделя.

Рис. 233 Токарно-винторезный станок модели 1А62 завода «Красный пролетарий»

Рис. 234. Токарно-винторезный станок модели завода «Красный пролетарий»

Наряду с совершенствованием токарно-винторезных станков средних размеров советские инженеры и новаторы производства создали новые конструкции тяжелых токарных станков для обработки деталей большого размера. Например, коллектив Краматорского завода тяжелого машиностроения освоил производство мощного полностью механизированного токарного станка для обработки деталей диаметром до 2,5 м, длиной до 16 м и весом до 100 т.

Второй гигант тяжелого машиностроения – Коломенский станкостроительный завод – строит для токарной обработки еще более крупные станки. Здесь освоены карусельные станки, на которых можно обрабатывать детали диаметром 13 и 22 м.

год и история создания первого в мире

Токарный станок представляет собой устройство, которое предназначено для воздействия на заготовки из дерева, металла или другого материала путем резания. Такие конструкции применяются для точения поверхностей разной формы, обработки торцов, сверления. Несмотря на широкое распространение таких конструкций, далеко не каждому известно, кто конкретно изобрел токарный станок. Упоминания об этом устройстве появились еще во времена Древнего Египта.

Содержание

Упоминания в истории

Кто конкретно создал токарный станок, доподлинно неизвестно. При этом история его появления начинается еще в 650 году до нашей эры. Документальным подтверждением этого считается гравюра, которая была найдена археологами. На ней представлены люди, которые следят за работой мастера.

Заготовка крепилась между 2 элементами и запускалась при помощи рычага. При этом усилие, которое прилагалось для резания, было достаточно слабым, а точность – недостаточно высокой. Такой станок использовался для обработки костей, древесины, металлов.

Изготовить при помощи такой конструкции даже самое простое устройство было сложно. К тому же половина времени тратилась на вращение конструкции в обратном направлении. Но в сравнении с ручными методами устройство отличалось повышенной продуктивностью и позволяло создавать круглые поверхности.

Изображения станков присутствовали на древнеегипетских фресках. На них изображался лучковый привод. При этом тетиву оборачивали вокруг детали, зажатой в центральной части, и натягивали на лук. Раб перемещал устройство в разные стороны путем вращения деревянной заготовки. При этом мастер сидел на полу и придавал инструменту нужное направление. Спустя некоторое время станки стала дополнять линейка с делениями, на которую опирался резец. Благодаря этому удавалось изготавливать сравнительно одинаковые детали.

Впоследствии были созданы станки, которые оснащались ножным приводом. Они функционировали, подобно лучковым, но обходились без применения рабской силы. В основе работы таких конструкций лежала упругость древесных веток.

При этом веревка одним концом обматывалась вокруг элемента и свисала петлей вниз, а вторым – крепилась к ветке. Мастер помещал ногу в петлю и опускал ее вниз. Элемент выполнял несколько оборотов в одном направлении. После чего веревку отпускали, ветка распрямлялась и крутила конструкцию в другую сторону.

На изображении 1400 года деревянный станок стоял внутри помещения и оснащался подвижными бабками, которые позволяли работать с заготовками разных размеров. В 1518 году был сделан станок Максимилиана. Он оснащался центрами из металла и подвижным люнетом. Эти элементы передвигались по направляющим. Все элементы корпуса покрывали рисунки, которые напоминали башни и замки. Ручки изготавливались в виде воинов.

Первые конструкции с постоянным вращением в одном направлении описываются в 1615 году. Сведения о них присутствуют в Книге Соломона. В этом случае человек крутил ручку большого колеса, которая соединялась при помощи ременной передачи. Такие приспособления позволяли проводить обработку не только поверхности, но и торцов деталей. К тому же они давали возможность делать расточку.

Кому принадлежит разработка

Многие люди интересуются, когда появились такие станки. До настоящего времени дошли чертежи подобных устройств, придуманные Леонардо да Винчи. Однако ни одно приспособление по ним не было создано на практике.

В 1570 году Карл IV дал Жаку Бессону поручение изготовить токарный станок, который позволял нарезать резьбу. Он поставил третью бабку, которая удерживала резец и отводила его посредством обратного вращения.

Весомый вклад в изготовление токарного станка внесли такие исследователи:

Механики из Тулы Павел Захава и Алексей Супонини – сделали конструкцию суппорта более совершенной.
Механик Андрей Нартов – предложил механизацию нарезки резьбы.
Английский ученый Рамедон – придумал 2 разновидности станков, нарезавшие резьбу.
Французский исследователь Вокансон – придумал прототип универсального станка, который обладал мощной станиной и металлическими узлами.
Французский ученый Сено – придумал устройства для нарезки винтов.
Модсли – изготовил универсальный станок, который впоследствии превратился в базовую модель.
Клемент – поставил впереди станины ходовой винт и провел его через фартук.
Слоан и Випиль – придумал автоматы для деревообработки.
Виворт – придумал автоматическую поперечную подачу.

Американский исследователь Фитч – считается автором револьверного станка.
Спенсер – считается автором универсального автомата.

Генри Модсли внес изменения в конструкцию суппорта, сумел сделать нарезку резьбы автоматической и унифицировал определенные детали. Ученый придумал ключевые типоразмеры и стандарты резьбы. Вслед за Модсли стандартизированные детали начали изготавливать и американские исследователи. Это дало возможность наладить запуск конвейеров и существенно увеличить продуктивность труда, уменьшив потребности в рабочей силе.

Принцип работы первых моделей

Изначально изделия, которые точно можно причислить к категории токарных станков, представляли собой конструкции, оснащенные приводом канатно-ручного типа. В эту же группу входит станок, который описывался Шерюбеном. Это произошло в 1671 году.

Устройство, изготовленное в семнадцатом веке, оснащалось ножным приводом и коленвалом. За счет этого вращение осуществлялось в одном направлении. Благодаря ступенчато-шкивному приводу удавалось менять частоту вращения. Создание водяного колена позволило перевести станки на механический привод.

Как ими управлять

В 1712 году было внедрено изобретение Нартова. Оно представляло собой самоходный суппорт, где удалось решить проблему фиксации и передвижения приспособления. За счет этого удавалось включить вращение детали и контролировать переброс ремня на шкив необходимого диаметра. Продольное движение суппорта производилось от винта, связанного с приводом. На шаг подачи влиял копировальный палец. С его помощью удавалось наладить шаг и подачу суппорта.

Впоследствии Вокансон предложил новую конструкцию. В ней суппорт механическим путем получал поперечную передачу. При этом управление осуществлялось вручную. В 1800 году такие устройства стали оснащать всеми узлами современных конструкций и блоками управления. Передача крутящего момента производилась от привода посредством ременной передачи.

С помощью зубчатых зацеплений удавалось добиться четкой взаимосвязи поперечных и продольных передач и темпов вращения. Суппорт оснастили рукоятками, которые позволяли переключаться между различными режимами резания.

Добавление металлических деталей

Первые элементы токарного станка из металла использовались на оборудовании Максимилиана, созданном в 1518 году. Они представляли собой крутящиеся центры, которые использовались для крепления заготовки.

В 1712 году Нартов изобрел станок, который предназначался для изготовления резьбы. В нем передача крутящегося момента осуществлялась посредством винтового вала. Также для этого применялись зубчатые шестеренки. Все элементы были изготовлены из металла.

Станок, который был сделан весь из металла, сконструировал Вокансон. Это случилось в 1751 году. Ученый воспринимал свою разработку как инструмент. Он исключил весь декор и сохранил только элементы, которые обладали нужной функциональностью. Станок отличался максимально простым внешним видом. Он оснащался массивной чугунной станиной и был способен переносить серьезные нагрузки при воздействии на металл.

В тот же период станины оснастили направляющими, которые предназначались для задней бабки и суппорта. Конструкции начали делать из чугуна и стали. При этом в них присутствовали все элементы сегодняшних токарных устройств.

Прообразы датчиков положения

В качестве первых датчиков положения применялись копировальные пальцы, которые перемещались по винту. При этом они давали возможность двигаться продольным и поперечным способом. Передвижение задней бабки позволяло ставить элементы разного размера и проводить обработку широких заготовок с торца. При движении задней бабки и суппорта по направляющим были созданы линейки со шкалой, которая помогала определить расположение резца.

Приводные станки

За время своего существования конструкция привода развивалась поэтапно. Так, существовали следующие варианты конструкций:

ручной и ножной, который имел возвратное вращение;
паровой привод;
запуск посредством водяного колеса;
ручное кручение в определенном направлении;
электрический двигатель.

В 1837-1842 годах ученый Дэвидсон изготавливал электроприводы, включая изделия для токарных станков. В 1891 году был придуман асинхронный трехфазный двигатель. Его автором считается Доливо-Добровольский. Но такое приспособление стали использовать для токарных станков намного позже – начиная 1917 года.

Сколько весили такие устройства

Первые станки использовались для обработки деталей диаметром до 200 миллиметров и длиной до 1200. Масса деревянных приспособлений была от 50 до 100 килограммов. Самые простые настольные конструкции имеют вес 70-120 килограммов. Они позволяют проводить обработку металлических заготовок массой 12-35 килограммов. Масса более серьезного оборудования, которое применяется в промышленности, достигает 1,2 тонны.

Особенности ранних моделей

Изначально изделия обладали общим приводом. При этом передача вращения осуществлялась посредством ременных передач. Точно установить число оборотов заготовки не представлялось возможным. Продольное и поперечное передвижение суппорта зависело от количества оборотов вала. Этот процесс осуществлялся под влиянием перемещения шестеренок в коробке подач. Впоследствии конструкция совершенствовалась, что привело к появлению токарно-винторезных и других разновидностей устройств.

Токарный станок отличается многовековой историей. Прототипы таких устройств начали появляться еще в глубокой древности, но за время своего существования конструкции претерпели много изменений.

ИСТОРИЯ ТОКАРНОГО СТАНКА

Токарный станок — это станок, который используется для выполнения различных операций, таких как резка, шлифование, накатка, сверление, деформация, торцевание и токарная обработка, с применением определенных инструментов на токарном станке для создания объекта с подходящая симметрия и измеримая ось объекта. Внизу упоминается подробная информация о токарном станке, начиная с его истории и заканчивая его особенностями и преимуществами.

История изобретения токарного станка

Происхождение токарный станок Изобретение началось в 13 веке, когда египтяне впервые сконструировали токарный станок для двух человек. Позже, через несколько лет, римляне усовершенствовали египетский токарный станок, добавив к нему токарную дугу. Теперь известно высказывание, что «улучшение технологий со временем — это устойчивость». Следовательно, прецизионный токарный станок по металлу развивается с 13 века. Но в период средневековья, когда произошла промышленная революция, европейский токарный станок был на подъеме, и его также считали матерью всех машин.

Революция в станках

Революция в тяжелых токарных станках носит прогрессивный характер, например, токарный инструмент, который когда-то использовался для резки нескольких металлических листов, теперь может резать максимальное количество металлических листов. Инструмент для снятия фаски может более правильно наклонять режущие кромки материалов, а инструмент станка полностью изменился как инструмент для нарезания резьбы, а инструмент для нарезания внутренней резьбы также улучшился после промышленной революции.

Кто изобрел токарный станок и как?

В 1718 году русский инженер Андрей Нартов был первым производителем токарных станков, который разработал один из первых токарных станков, представлявший собой режущий инструмент с кареткой и набором шестерен. Токарный станок был первым в мире станком, с которого началось использование оборудования в промышленности. Поскольку во время промышленной революции в европейских странах было много различных металлов, рабочим требовалась машина, которая могла бы уменьшить рабочую нагрузку и увеличить скорость резки и обработки металла. Поэтому был изобретен высокоскоростной токарный станок. Токарный станок с двигателем не только помог в быстром производстве, но также был полезен для точной обработки металлов для паровых двигателей и других изобретений во время промышленной революции.

Токарный станок — мать всех станков

Токарные станки известны как мать всех станков по определенной причине, которая заключалась в том, что сверхмощный токарный станок был первым станком, который привел к изобретению другие станочные инструменты. Во время промышленной революции токарные станки превратились в гидравлические токарные станки с более толстыми и жесткими деталями. В конце 19-го и середине 20-го веков в токарный станок, который также назывался американским токарным станком, были введены отдельные электродвигатели, которые заменили линейный вал источником энергии. Когда в середине 20-го века медленно началась эра токарных станков с ЧПУ, в которых управление токарными станками и другими станками осуществлялось с помощью числового программного управления, это числовое управление станком было компьютеризировано, а станок также назывался компьютеризированным числовым управлением ( токарный станок с ЧПУ. И с тех пор в обрабатывающей промышленности существуют как ручные станки, так и токарные станки с ЧПУ.

Токарные станки Advance – особенности и преимущества

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Токарный станок с ЧПУ представляет собой усовершенствованный маломощный токарно-редукционный станок, предназначенный для адаптации современной версии инструментов и процессов. На токарном станке дро металлические детали формуются с использованием различных станков. Револьверная машина используется для удержания индексов. В дополнение ко всем функциям, направляющие, присутствующие в токарно-револьверном станке, позволяют перемещать металлические детали по нескольким осям.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Основное преимущество токарного станка в инструментальном цехе заключается в том, что даже чрезвычайно детализированные детали или компоненты могут быть изготовлены с использованием специальных методов обработки на токарном станке с ЧПУ. Настройка токарного мини-станка выполняется легко. Токарные станки с ЧПУ могут работать автоматически с помощью компьютерного управления. Основным преимуществом высокоскоростного прецизионного токарного станка является то, что его можно использовать в массовом производстве. Все вышеперечисленное — это различные моменты краткой истории токарного станка.

Томас Бланшар и его токарный станок

Томас Бланшар

Фото: NPS Digital Photo

Томас Бланшар родился 24 июня 1788 года в Саттоне, штат Массачусетс, недалеко от Вустера. Его первым изобретением была машина для изготовления прихваток, которую он изобрел в восемнадцать лет и усовершенствовал в течение следующих шести лет.

Это сделало производство гвоздей, которым Томас и его брат ранее занимались, проще и эффективнее со скоростью пятьсот в минуту. Вскоре он работал на Аса Уотерса, крупного подрядчика в соседнем Миллбери, производя мушкеты с кремневым замком в дополнение к тем, которые производились в Спрингфилдской оружейной палате.

В оружейной Асы Уотер Бланшар создал свой первый копировальный станок — токарный станок для равномерной резки внешней поверхности стволов мушкетов. Используя кулачок для управления резаком, последние три дюйма казенной части были автоматически сформированы частично с плоскими сторонами, как в стволах ручной работы. К 1818 году эта машина уже работала в Спрингфилдской оружейной палате. Легенда гласит, что во время одного из визитов Бланшара в Спрингфилдскую оружейную палату в это время слышали, как изготовитель ложи для мушкета, который вырезал деревянную ложу ружья, сказал, что невозможно изобрести машину, которая воспроизвела бы его умение формировать дерево. За короткое время Бланшар понял, что может изготовить именно такую машину.

В 1819 г., он запатентовал свой токарный станок по дереву для вырезания неправильных форм.

На выставке «Бланшированный поздний» 1822 года в Спрингфилдской оружейной палате NHS.

Фото: NPS/Джим Лагоне

Так называемый токарный станок Бланшара [на самом деле это формовочный станок, поскольку резак представляет собой вращающееся колесо] работает почти так же, как современный станок для изготовления ключей с заготовкой приклада [грубая форма ложи] вместо заготовки ключа. Железная мастер-форма в форме ложи мушкета медленно вращается, позволяя направляющему колесу катиться по ней и, в свою очередь, направлять режущее колесо, совершая идентичные движения по вращающейся деревянной заготовке ложи.

В начале 1820-х годов он был принят на вооружение обоих национальных оружейных складов и с помощью дюжины специализированных формовочных и впускных станков Бланшара механизировал большую часть традиционного ручного производства ложи. Примененная к коммерческому производству в частном секторе, машина производила колодки для обуви, ручки топоров, спицы тележек и т.