Категория: Разное

Первый фрезерный станок: История создания станков. История создания фрезерного станка

   01.03.2023  Комментировать

История создания станков. История создания фрезерного станка

Gistroy – портативное оборудование

Все что нужно знать

История фрезерных станков, как и любого другого производственного механизма, длинная и многогранная. Ученные и изобретатели разных поколений, начиная с Леонардо Да Винчи, трудились и открывали новые принципы взаимодействия механизмов, получив устройство, которое облегчило тяжелый труд обработки различных материалов. С давних времен человечество не стояло на месте, изобретало и усовершенствовало приспособления, делая их более автоматизированными, с минимальным участием человека в истории создания

Итальянский ученый, писатель, художник и изобретатель Леонардо Да Винчи первым описал принцип фрезерования в 16 веке. Эскиз ученного представлял собой вращающийся круглый напильник. Позже в 1668 году в Китае принцип фрезерования был применен для обработки плоскости крупной детали астрономического прибора. Он был изобретен Фердинанндом Фербистом. Император Китая для изготовления астрономического прибора потребовал создать бронзовое кольцо. Для его создания Фердинанд положил отлитую заготовку на твердый фундамент

Пару фрез были прикреплены к брусу, который имел возможность вращаться вокруг центральной точки, совпадавшей с центральной точкой детали, которая подвергалась обработки. На режущий инструмент для регулирования глубины реза укладывали груз. Весь механизм приводился в движение животным – мулом.

Позднее, к половине XVIII века в 1725 году русским ученым Андреем Константиновичем Нартовым в рукописи «Театрум Махинарум» был описал фрезерный станок для обработки углублений на изделиях из кости.

Только в 19 веке американец Эли Уитни использовал принцип обработки материала с помощью фрезы для производственных нужд. Уитни первым внедрил фрезерный аппарат для создания канавок, обработки материалов, что заменяло строгание и другие виды обработки материалов.
Продолжаем историю создания.
История указывает, что молодой изобретатель Эли Уитни 1805 году получил заказ на изготовление 10 000 ружей. Для такого объема необходимо было усовершенствовать аппарат. Детали оружий обрабатывались по лекалу с помощью метода обката фрезой. Данная система требовала людей с высокой квалификацией и знанием дела. Для каждой операции с деталями был оборудовал отдельный аппарат. Только в 1811 года заказ был выполнен, но не полностью. Несмотря на это, Уитни был дан еще один заказ, но уже на 15 000 оружий, который был сделан за 2 года.

Станок Эли Уитни являлся консольным, имел автоматическую подачу через червячную (так называют механическую передачу, которая реализуется при помощи зацепления резьбы ведущего вала и связанного с ним зубчатого колеса). Он состоял из рабочего стола, передаточного вала червяка, 1 шпинделя, червячного колеса, ручки для подачи. Созданный в 1818 году он использовался на оружейном заводе в Уитнивилле около Нью-Хевена в Америке.

Первый промышленный станок Эли Утни

Станок Эли Уитни. Период создания 1807-1809 годов

На сегодняшний день фрезерный аппарат Эли Уитни 1818 года является музейным экспонатом в Мезонской механической лаборатории Иельского университета.

Станок Эли Уитни. Период создания с 1810 года

Станок Э. Уитни. Период создания с 1818 года

Устройство фрезерного аппарата Эли Уитни. Основание было сделано из деревянного бруса, который опирался на железные подножки. Шпиндель диаметром 62 мм поддерживали два подшипника из металла. Между последними располагался двухступенчатый шкив из дерева, приводившиеся в движение ремнем. К нижней части бруса был прикреплен еще один брус, который представлял собой опору для кронштейна, поддерживающего валик механизма подачи. На валике находился деревянный шкив, который приводил его в движение и бронзовый червяк. Червячный вал расположен в зацеплении с зубчатым колесом, который был посажен на винт, осуществлявший механическую подачу стола лучшую в истории создании станков

Данный аппарат на половину был создан из дерева и имел грубый, кустарный вид. К тому времени на большинстве оружейных заводах уже отказались от механизмов из древесины. Тем не менее, с точки зрения конструкторской мысли, он отвечал всем требованиям совершенства и новаторства, так как в нем было немало автоматизированных частей, которые используются и по сей день.

Изобретатель не остановился на достигнутом и в 1921 году усовершенствовал его, добавив автоматическую подачу и вертикальную автоматическую подачу шпинделя.

Русский учетный, химик-технолог Иосиф Христианович Гамель в 1826 году представил свою версию, который имел железную станину и охлаждающее устройство.

Устройство И.Х. Гамеля. Целая история

Как показано на рисунке выше, ствол ружья располагался между двух зажимов или «лисичек», которые, в свою очередь, были соединены стержнем с зубчатой рейкой. Рукоятка и зубчатое колесо располагались на одном валу. С помощью данной рукоятки ствол вместе с «лисичками» передвигался к фрезе, расположенной с торца аппарата. Фреза была закреплена на шпинделе при помощи штыкового соединения (быстрого соединения посредством перемещения и поворота по осевой одной детали относительно другой). Этот принцип давал возможность включать и выключать фрезу при помощи рукоятки самой маленькой в истории создании чпу

Данный аппарат являлся первым из более автоматизированных, со времени фрезерного устройства Эли Уитни и был использован на Тульском оружейном заводе для обработки казенной части ствола.

Целая история

Американская фирма «Gay,SilverandCo» сделала большой шаг к современным фрезерным станкам в 1835 году. Аппарат данной фирмы был расположен на колоде, на которой держалась вся конструкция. На волу со шкифов (колесо, которое приводит в движение приводной ремень) располагалось зубчатое колесо, находившееся в сцепке с еще один колесом, которое имело такое количество зубьев, как и первое. Последнее было помещено на оправу. На указанной оправе находилась фреза. На колоде располагалось приспособление для фиксирования обрабатывающей поверхности. Также на нем было расположено устройство для вертикального перемещения фрезы.

Более усовершенствованный аппарат, который первым был использован для производства невоенного характера – станок Жд. Ренни. Данный горизонтально-фрезерный станок был создан для обработки граней гаек. Последний отличался от своих предшественников тем, что в нем отсутствовала необходимость в соответствии главного движения и движения подачи. Движение подачи было обеспечено гибкой связью и храповым механизмом (представляет собой зубчатый механизм, в котором храповик позволяет вращаться только в одном направление и блокирует вращение в противоположном). Современным, по мерках того времени, в фрезерном станке Дж. Ренни являлось поворотное приспособление для установки и закрепления обрабатываемой детали. Данный механизм давал возможность объединить несколько мелких деталей (гаек) на одной оправке для того чтобы обрабатывать больше количество деталей за одно и тоже время. Данные отличительные характеристики используются в современных металлорежущих станках. Фрезерный станок Дж. Ренни мог быть использован не только как специализированный, но и как обычный горизонтально-фрезерный это интересное решение в истории создания

Целая история

Американская фирма «Линкольн», которая на сегодняшний день специализируется на производстве высококлассных автомобилей, также не отставала от технического прогресса в сфере создания и совершенствования станков. В 1855 году сконструировала станок, который уже имел не деревянную колоду, а литую станину. Движение стола осуществлялось с помощью ременной передачи (при помощи гибкого приводного ремня) и червячного механизма. Для передвижения стола вручную аппарат был оборудован маховиком и ходовым винтом, а перемещение фрезы выполнялось по вертикали с помощью перемещения подшипников оправки.

Целая история

Один из горизонтально-фрезерных консольных станков был в 1861 году изобретен фирмой Броин и Шарп. Отличительной характеристикой данного станка являлись автоматическая продольная подача, а также поворотная головка история не спит, прогресс не стоит

Далее фрезерные станки все более и более усовершенствовались, в их механизмы добавляли новые детали и принципы работы. Внешний вид также видоизменялся, добавлялись детали из высокопрочных материалов. Научный прогресс добавлял в них все более упрощенные принципы, которые давали возможность повысить производительность фрезерного станка в целом. Все больше создают узкоспециализированные станки, которые настроены на работу с определенным материалом и на создание определенных изделий. Это большой плюс, так как специализированные станки создают изделия повышенного качества, которые обладают большим спросом на рынке.

Научный прогресс шагнул еще дальше и на сегодняшний день существуют фрезерные станки с числовым программным обеспечением или ЧПУ. Данная система направлена на автоматизацию всего процесса с минимальным участием человека в работе. При помощи ЧПУ достаточно выбрать программу, в которой будет указан эскиз желаемой детали, и запустить аппарат.

Развитие фрезерных станков продолжается по сегодняшний день и идет в ногу с научным прогрессом.

История токарных станков с ЧПУ

Сегодня cтанки с ЧПУ (числовое программное управление) являются важнейшей частью производственного процесса, позволяя производить детали  с высокой точностью обработки, в большом количестве и с большой легкостью. ЧПУ – это современная концепция в производстве и обрабатывающей промышленности. Однако следует помнить, что основой числового программного управления (ЧПУ) является числовое управления (ЧУ). До того, как токарный станок стал компьютеризированным его история уходит далеко в прошлое. Первое доказательство использования токарного станка относится к 1300 году до нашей эры в Древнем Египте.

Первый токарный станок в Египте

Хотя история фрезерного станка немного туманна, некоторые историки приписывают появление станка Эли Уитни. Другие говорят о таких изобретателях как, Симеон Норт, капитан Джон Х. Холл, Роберт Джонсон, Розуэлл Ли и Томас Бланчард.

Фрезерный станок Эли Уитни

В 1938 году был впервые изобретен ручной фрезерный станок который обычно называют коленчато-колонным. Вскоре после этого, особенно в 40-х и 50-х годах, широко обсуждалась идея станков с числовым управлением, которая по итогу переросла в автоматизацию станков с использованием логики программирования в качестве основы. Пользователи начали модифицировать ручные станки в станки с ЧУ, используя двигатели для управления и перемещения станков. Машины использовали систему перфолент, благодаря чему ручки управления перемещались на необходимые позиции. Появление компьютерных технологий в числовом управлении – это то, что создало систему числового программного управления (ЧПУ).

Ручной фрезерный станок разработанный в 1938 году.

Ранние исследования числового управления в MIT

Следующий этап развития произошел после Второй мировой войны, когда станки с числовым управлением стали использоваться повсеместно.

Это было, когда Джон Парсонс искал способы улучшить самолеты, делая для них жесткую обшивку. Это привело к серии важнейших исследовательских проектов ВВС, которые были организованы в Массачусетском технологическом институте (MIT).

Исследования начались в 1949 году. После предварительных этапов исследований и планирования профессор Дж.Ф. Реинтьес вместе со своей командой разработал экспериментальный фрезерный станок. В 1952 году Ричард Кегг совместно с Массачусетским технологическим институтом создал первый фрезерный станок с ЧПУ Cincinnati Milacron Hydrotel. В 1958 году, через пять лет после этого, он запатентовал “устройство с моторным управлением для позиционирования станка”. Это ознаменовало официальное коммерческое рождение технологии.

Первый фрезерный станок с ЧПУ Cincinnati Milacron Hydrotel

Уход от ручного управления

Это произошло, когда токарные станки стали более продвинутыми с появлением отдельных электрических двигателей, которые позволили повысить надежность и мощность в сочетании с небольшой площадью.

По мере того как машины становились все более совершенными, G-код (G-код — условное именование языка программирования устройств с числовым программным управлением) заменил системы перфолент.

В 1958 году стандартный G-код был впервые использован в СЕРВОМЕХАНИЗМАХ MIT, а затем стандартизирован Альянсом электронной промышленности. В 60-е годы – появился САПР (система автоматизированного проектирования) для целей визуализации еще до того, как был актуализирован физический прототип. Автоматизированное производство (CAM) и САПР (CAD) были синонимами с момента их создания, учитывая, что дизайн G-кода, используемый для работы с ЧПУ, будет нуждаться в деталях, которые есть только у CAM-систем.

Интерфейс системы CAD/CAM

Первый станок с ЧПУ

Перед проектами Массачусетского технологического института, Parsons Corporation, расположенная в Траверс-Сити в Мичигане, создала систему, которая производит шаблоны для лопастей вертолетов. Джон Парсон был основателем компании и нашел способ вычисления координат аэродинамического профиля на множителе IBM 602A.

Он моторизовал оси машин для изготовления этих лезвий. Он ввел данные в швейцарский кооординатно-расточный станок. Это считается отправной точкой метода обработки с ЧПУ.

Он изготавливал шаблоны лопастей вертолета путем подачи перфокарт, которые считывались и производились на основе уже запрограммированной информации. По мере того как технология численного управления продвинулась в 60-е и 70-е годы, стала появляться более знакомая нам форма станка с ЧПУ. В 60-х годах операторы вводили последовательности, используя буквенно-цифровые системы, записанные на дискетах и лентах. В 70-х годах цифровая вычислительная техника вступила в борьбу и появились более сложные элементы управления, в которых компьютерное управление ЧПУ может взаимодействовать непосредственно с оператором.

Сегодня люди могут приобрести или даже спроектировать свои собственные станки с ЧПУ. А с учетом того, насколько продвинутыми и необходимыми стали компьютеры в 21 веке, это обычное дело – находить станки с ЧПУ во всех отраслях промышленности. Наличие программного обеспечения с открытым исходным кодом и компьютерных систем позволило токарным станкам с ЧПУ быть разнообразными, эффективными, быстрыми, точными и иметь низкую стартовую цену.

С инструкцией по сборке собственного фрезерного станка с ЧПУ вы можете ознакомиться в нашем блоге.

Рабочий за швейцарским координатно-расточным станком 1959 г.

Основы технологии ЧПУ

Хотя в истории технологии ЧПУ произошли существенные изменения, есть некоторые краеугольные камни, которые все еще остаются неизменными. Все автоматизированные машины управления движением, начиная от простых и до высокоразвитых систем, все еще нуждаются в трех основных компонентах. Они представляют собой систему привода/движения, командную функцию и систему обратной связи.

Процесс механической обработки с ЧПУ

Теперь, когда мы рассмотрели раннюю историю токарных и фрезерных станков, давайте поговорим о современном использовании этих инструментов. Станки с ЧПУ имеют программу, управляющую движением инструментов, которая определяет функцию обработки на обрабатываемом блоке.

Во время точения она определяет ось вращения и ось вращения фрезы. Фрезерный станок с тремя или пятью осями управляется компьютером и полностью автоматизирован. Маршрут фрезы обозначается 3D-файлом, введенным в компьютер, вырезая нужную деталь из блока. Это один из методов “вычитания”, который является недорогим и быстрым для производства от одной до десяти частей. Детали будут изготовлены с использованием подходящего материала и идентичных деталей. Существует множество видов отделки, которые могут быть выполнены.

Какой эффект оказывает ЧПУ на производство ?

Благодаря автоматизации процесса, время на производство деталей сокращается в разы. Также наличие ЧПУ позволяет добавить сложные элементы в проекты. Хотя сложные формы и кривые можно резать с помощью ручной фрезы, станок с ЧПУ позволяет оператору создавать эти формы с большей скоростью и точностью. Со временем, возможность изготовления деталей на станках с ЧПУ привела к разработке более экономичных и эффективных комплектующих.

Будущее с ЧПУ

В связи с тем, что доступ к системам CAD становится проще, проекты становятся все более индивидуальными и сложными. По мере того, как барьеров на пути проектирования деталей становятся все меньше, происходит некоторое упрощение производственного процесса (G-код, CAM, фрезерование и т.д.). Будущее ЧПУ, безусловно, светлое и выглядит довольно безгранично, а предоставление легкого доступа к нему поможет миру изобретений и производства расти. Таким образом, все больше и больше производителей смогут воспользоваться преимуществами технологии, а также интегрировать токарные станки с ЧПУ в своё производство.

ЧПУ, как правило, имеет впечатляющую и долгую историю, и по мере развития технологий в будущем, возможно, появятся более невероятные элементы, которые стоит добавить к его уже престижной истории. Только время покажет, когда рост производства дойдет до той ступени, что использование робототехники и автоматизированных систем будет практически в каждой области.

Машины с ЧПУ предназначены для производства широкого спектра изделий. По этой причине существует также несколько типов станков с ЧПУ, которые обычно используются. Они не являются вашими повседневными машинами и требуют много усилий и обучения, чтобы сделать высококачественную коммерческую продукцию. Все они используют G-код, который является стандартным языком станков с ЧПУ. Каждый отдельный тип станка с ЧПУ служит определенной цели. Вот лишь некоторые из них:

  • Токарные станки с ЧПУ
  • Фрезерный станок с ЧПУ
  • Плазменные резаки с ЧПУ
  • Электроэрозионные станки с ЧПУ
  • Станки для лазерной резки с ЧПУ

P.S. Понравилась статья? Ставьте лайк и делитесь с друзьями!

LONG CHANG MACHINERY CO., LTD. производит фрезерные станки, обрабатывающие центры, роликовые направляющие, коробчатые направляющие, двухстоечные обрабатывающие центры в Тайчжуне, Тайвань.

 
Серия LC-1 1/2 ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНАЯ ОБРАБОТКА
MEEHANI TE ЛИТАЯ КОНСТРУКЦИЯ

 

ШПИНДЕЛЬ

  • R8, NST30, NST40 доступны.
  • Изготовлен из цельного куска легированной Ni-Cr стали .
  • Поддерживается двумя прецизионными радиально-упорными и одним шариковым подшипником для обеспечения жесткости.
  • Внутренний конус был закален и прецизионно отшлифован.

ФРЕЗЕРНАЯ ГОЛОВКА И ПЕРЬ

  • Закаленный и отшлифованный шпиндель, тихий и плавный, без шума и вибрации.
  • Используйте динамически сбалансированные шкивы и прецизионные подшипники.
  • Доступен двигатель шпинделя мощностью от 2 до 3 л.с.
  • Задний редуктор шпинделя, работающий в заполненном смазкой корпусе, обеспечивает усталостную прочность и низкий уровень шума.
  • Хром перо с покрытием и зеркальной шлифовкой.

ЖЕСТКАЯ СИСТЕМА НАКЛОНА ГОЛОВКИ

  • Поворотный кулак является нашим патентом на дизайн. Эта конструкция значительно повышает устойчивость и жесткость при наклоне вертикальной головки под любыми углами спереди и сзади для выполнения сложной работы. Есть 6 Т-образных болтов для фиксации поворотного кулака к Ram вместо 3 болтов.

ГАЙКА РЕГУЛИРУЕМАЯ ЗАДНЯЯ

  • Уникальная конструкция с двойными гайками и регулировкой люфта, увеличенная контактная поверхность обеспечивает точность в течение длительного времени и упрощает регулировку люфта.
СПЕЦИФИКАЦИЯ
МОДЕЛЬ LC-1 1/2 VS LC-1 1/2 ТМ
Поездки 　
Продольное перемещение 762 мм (30 дюймов) / Опция: 966 мм (38 дюймов)
Поперечный ход 305 мм (12″)
Вертикальное перемещение 406 мм (16″)
Таблица 　
Рабочая поверхность 1067 мм X 230 мм (42″ X 9″) / Опция: 1270 мм (50″)
Рабочая поверхность на грунт A01 820 ~ 1226 мм (32,3 ~ 48,3″)
Макс. нагрузка 200 кг
Т-образные пазы (количество x ширина x шаг) 3 х 15,875 мм х 63,5 мм (3 х 0,625 дюйма х 2,5 дюйма)
Размер машины 　
Длина A02 1 600 ~ 1 905 мм (63 ~ 75 дюймов)
Ширина A03 1467 мм (57,8″)
Высота A04 2100 мм (82,7″) 2000 мм (78,7″)
Вес 1010 кг (2222 фунта)
Насос охлаждающей жидкости О
Вертикальный шпиндель 　
Фрезерная головка против ТМ
Поворотный пиноль (правая и левая/90°) B01 В В
Вертлюг пиноли (F&B) B02  +45° ~ -38° ±45°
Кончик шпинделя к рабочей поверхности B03 0 ~ 469 мм (0 ~ 18,5″)
Осевая линия шпинделя к колонне B04 171~ 476 мм (6,75″~18,75″)
Ход плеча B05 305 мм (12″)
Вертлюг надплечья 360°
 
Головка VS
Головка ТМ
Спецификация фрезерной головки　　
Фрезерная головка ВС ТМ
Конус шпинделя Р8 или НСТ 30 Р8 или НСТ 30
Двигатель шпинделя (3 фазы) 2 л. с. 2 л.с.
Диаметр пиноли 85,7 мм 85,7 мм
Перо для путешествий 127 мм (5 дюймов) 127 мм (5 дюймов)
Вертикальная подача 0,04/0,08/0,16 мм 0,04/0,08/0,16 мм
Скорость шпинделя 50 Гц 50~3750 об/мин (переменная) 60~2280 об/мин (8 шагов)
60 Гц 60~4500 об/мин (переменная) 80~2760 об/мин (8 шагов)
Инвертор (опция) О х
Двигатель шпинделя большего размера (опция) 3 л. с. 3 л.с.
Однофазный двигатель (опция) О О
2-скоростной двигатель (опция) х О

Принадлежности　　　
Тип машины ЛК1-1/2ВС ЛК1-1/2ТМ
ШВП по осям X и Y (марка C5) О О
Система подачи питания О О
8-ступенчатая система подачи с редуктором О О
Длинный стол 50 дюймов О О
Хромированные кровати               О О
Весы О О
Система охлаждения О О
Лоток для охлаждающей жидкости О О
Автоматическая система смазки О О
Галогенный светильник с электрическим блоком О О
Подъемный блок 4 дюйма (100 мм) или 7 дюймов (178 мм) О О
Пневматическое дышло (вертикальное) О О
Узел врезки  О О
* Технические характеристики могут отличаться в зависимости от дополнительных принадлежностей и могут быть изменены без предварительного уведомления.
В: стандарт; О: Опция ; X: Недоступно
Редакция / A02

Общий – Архив | ПЕРВЫЙ Фрезерный станок | Практик Машинист

CatHead
Горячекатаный