Курсовая работа: История токарного станка. Реферат токарный станок

Реферат - История токарного станка

Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону.

В XIV - XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа - упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один - два оборота, а жердь - согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку и заготовка делала те же обороты в другую сторону.

Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения.

В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет (подручник - опора для резца), который мог быть укреплен в любом месте между центрами.

На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, - вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металла оказывалась малоэффективной. необходимо было заменить руку рабочего специальным механизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем.

Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке.

В середине XVI Жак Бессон (умер в 1569 г.) - изобрел токарный станк для нарезки цилиндрических и конических винтов.

В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петра первого, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, вернемся к эволюции токарного станка.

В XVII в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше держал в руке токарь. В начале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А.К.Нартова в 1712 г. Работая в Петербурге в течении 1712-1725 гг, Нартов изобрел и построил ряд совершенных и оригинальных по кинематической схеме токарных станков (в том числе копировальных), часть которых была снабжена механическими суппортами.

К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно. А Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. сам усовершенствовал схему. Копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено качание системы "копир-заготовка". Поэтому работы над созданием суппорта продолжались. Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модсли, но А.К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи.

Вообще нарезка винтов долго оставалась сложной технической задачей, поскольку требовала высокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, как упростить эту операцию. Еще в 1701 году в труде Ш. Плюме описывался способ нарезки винтов с помощью примитивного суппорта. Для этого к заготовке припаивали отрезок винта в качестве хвостовика. Шаг напаиваемого винда должен был быть равен шагу того винта, который нужно было нарезать на заготовке. Затем заготовку устанавливали в простейших разъемных деревянных бабках; передняя бабка поддерживала тело заготовки, а в заднюю вставлялся припаянный винт. При вращении винта деревянное гнездо задней бабки сминалось по форме винта и служило гайкой, вследствие чего вся заготовка перемещалась в сторону передней бабки. Подача на оборот была такова, что позволяла неподвижному резцу резать винт с требуемым шагом. Подобного же рода приспособление было на токарно-винторезном станке 1785 года, который был непосредственным предшественником станка Модсли. Здесь нарезка резьбы, служившая образцом для изготавливаемого винта, наносилась непосредственно на шпиндель, удерживавший заготовку и приводивший ее во вращение. (Шпинделем называют вращающийся вал токарного станка с устройством для зажима обрабатываемой детали.) Это давало возможность делать нарезку на винтах машинным способом: рабочий приводил во вращение заготовку, которая за счет резьбы шпинделя, точно так же как и в приспособлении Плюме, начинала поступательно перемещаться относительно неподвижного резца, который рабочий держал на палке. Таким образом ни изделии получалась резьба, точно соответствующая резьбе шпинделя. Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно от силы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент. В этом заключалось большое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8-10 мм, что позволяло нарезать только очень короткие винты.

Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях.

В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный. Он был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях. В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовки в патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков. Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние между центрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станке Вокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины.

В 1778 г. англичанин Д. Рамедон разработал два типа станков для нарезания резьб. В одном станке вдоль вращаемой заготовки по параллельным направляющим передвигался алмазный режущий инструмент, скорость перемещения которого задавалась вращением эталонного винта. Сменные шестерни позволяли получать резьбы с разным шагом. Второй станок давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на детали большей длины, чем длина эталона. Резец продвигался вдоль заготовки с помощью струны, накручивавшейся на центральную шпонку.

В 1795 г. французский механик Сено изготовил специализированный токарный станок для нарезки винтов. Конструктор предусмотрел сменные шестерни, большой ходовой винт, простой механизированный суппорт. Станок был лишен каких-либо украшений, которыми любили украшать свои изделия мастера прежде.

Накопленный опыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка. В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. При этом существенно то, что Модсли понял необходимость унификации некоторых видов деталей и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Он начал выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб.

Одним из учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс. Он улучшил токарный станок тем, что расположил ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор, ручки управления вынес на переднюю панель станка, что сделало более удобным управление станком. Этот станок работал до 1909 г.

Другой бывший сотрудник Модсли - Д.Клемент создал лоботокарный станок для обработки деталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения детали и постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центру скорость резания будет падать, и создал систему увеличения скорости.

В 1835 г. Д.Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования.

Следующий этап - автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам. В США развитие техники обработки металлов началось позднее, чем в Европе. Американские станки первой половины XIХ в. значительно уступали станкам Модсли.

Во второй половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки.

Во второй половине XIХ в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки - блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики - автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д.

Однако основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка, а создание его модификации - револьверного станка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С.Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов.

В деревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К.Випиль, а в 1846 г. Т.Слоан.

Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873 г. Хр.Спенсер.

www.ronl.ru

Реферат : История токарного станка

Содержание

История токарного станка 2

Суппорт 7

Нартов Андрей Константинович 13

Генри Модсли 14

Литература 15

История токарного станка

История относит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э. Станок представлял собой два установленных центра, между которыми зажималась заготовка из дерева, кости или рога. Раб или подмастерье вращал заготовку (один или несколько оборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовке требуемую форму.

Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону.

В XIV - XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа - упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один - два оборота, а жердь - согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку, и заготовка делала те же обороты в другую сторону.

Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения.

В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог быть укреплен в любом месте между центрами.

На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, - вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металла оказывалась малоэффективной. Необходимо было заменить руку рабочего специальным механизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем.

Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке.

В середине XVI Жак Бессон (умер в 1569 г.) - изобрел токарный станок для нарезки цилиндрических и конических винтов.

В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петра первого, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, вернемся к эволюции токарного станка.

В XVII в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше, держал в руке токарь. В начале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А.К.Нартова в 1712 г.

К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно.

А Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. сам усовершенствовал схему. Копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом, было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено качание системы "копир-заготовка". Поэтому работы над созданием суппорта продолжались. Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модсли, но А.К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи.

Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях.

В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный. Он был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях. В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовки в патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков. Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние между центрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станке Вокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины.

В 1778 г. англичанин Д. Рамедон разработал два типа станков для нарезания резьб. В одном станке вдоль вращаемой заготовки по параллельным направляющим передвигался алмазный режущий инструмент, скорость перемещения которого задавалась вращением эталонного винта. Сменные шестерни позволяли получать резьбы с разным шагом. Второй станок давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на детали большей длины, чем длина эталона. Резец продвигался вдоль заготовки с помощью струны, накручивавшейся на центральную шпонку.

В 1795 г. французский механик Сено изготовил специализированный токарный станок для нарезки винтов. Конструктор предусмотрел сменные шестерни, большой ходовой винт, простой механизированный суппорт. Станок был лишен каких-либо украшений, которыми любили украшать свои изделия мастера прежде.

Накопленный опыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка.

В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. При этом существенно то, что Модсли понял необходимость унификации некоторых видов деталей и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Он начал выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб.

Одним из учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс. Он улучшил токарный станок тем, что расположил ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор, ручки управления вынес на переднюю панель станка, что сделало более удобным управление станком. Этот станок работал до 1909 г.

Другой бывший сотрудник Модсли - Д. Клемент создал лоботокарный станок для обработки деталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения детали и постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центру скорость резания будет падать, и создал систему увеличения скорости.

В 1835 г. Д. Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования.

Следующий этап - автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам. В США развитие техники обработки металлов началось позднее, чем в Европе. Американские станки первой половины XIХ в. значительно уступали станкам Модсли.

Во второй половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки.

Во второй половине XIХ в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки - блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики - автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д.

Однако основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка, а создание его модификации - револьверного станка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов.

В деревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан.

Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873г. Хр. Спенсер.

Суппорт

Одним из важнейших достижений машиностроения в начале XIX века стало распространение металлорежущих станков с суппортами - механическими держателями для резца. Введение суппорта разом повлекло за собой усовершенствование и удешевление всех машин, дало толчок к новым усовершенствованиям и изобретениям.

Суппорт предназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе. Он состоит из нижних салазок (продольного суппорта) 1, которые перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки 15 и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках по направляющим 12 перемещаются поперечные салазки (поперечный суппорт) 3, которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки (детали).

На поперечных салазках 3 расположена поворотная плита 4, которая закрепляется гайкой 10. По направляющим 5 поворотной плиты 4 перемещаются (с помощью рукоятки 13) верхние салазки 11, которые вместе с плитой 4 могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки (детали).

Резцедержатель (резцовая головка) 6 с болтами 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки 9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14.

Устройство поперечного суппорта показано на рисунке ниже. По направляющим продольного суппорта 1 ходовым винтом 12, оснащенным рукояткой 10, перемещаются салазки поперечного суппорта. Ходовой винт 12 закреплен одним концом в продольном суппорте 1, а другим - связан с гайкой (состоящей из двух частей 15 и 13 и клина 14), которая крепится к поперечным салазкам 9. Затягивая винт 16, раздвигают (клином 14) гайки 15 и 13, благодаря чему выбирается зазор между ходовым винтом 12 и гайкой 15.

Величину перемещения поперечного суппорта определяют по лимбу 11. К поперечному суппорту крепится (гайками 7) поворотная плита 8, вместе с которой поворачиваются верхние салазки 6 и резцедержатель 5. На некоторых станках на поперечных салазках 9 устанавливается задний резцедержатель 2 для проточки канавок, отрезки и других работ, которые могут быть выполнены перемещением поперечного суппорта, а также кронштейн 3 с щитком 4, защищающим рабочего от попадания стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

Токарный станок имеет весьма древнюю историю, причем с годами его конструкция менялась очень незначительно. Приводя во вращение кусок дерева, мастер с помощью долота мог придать ему самую причудливую цилиндрическую форму. Для этого он прижимал долото к быстро вращающемуся куску дерева, отделял от него круговую стружку и постепенно давал заготовке нужные очертания. В деталях своего устройства станки могли довольно значительно отличаться друг от друга, но вплоть до конца XVIII века все они имели одну принципиальную особенность: при обработке заготовка вращалась, а резец находился в руках мастера.

Исключения из этого правила были очень редкими, и их ни в коем случае нельзя считать типичными для этой эпохи. Например, держатели для резца получили распространение в копировальных станках. С помощью таких станков работник, не обладавший особыми навыками, мог изготовлять затейливые изделия очень сложной формы. Для этого пользовались бронзовой моделью, имевшей вид изделия, но большего размера (обычно 2:1). Нужное изображение получали на заготовке следующим образом.

Станок оборудовался двумя суппортами, позволявшими вытачивать изделия без участия руки работника: в одном был закреплен копировальный палец, в другом - резец. Неподвижный копировальный палец имел вид стержня, на заостренном конце которого помешался маленький ролик. К ролику копировального пальца специальной пружиной постоянно прижималась модель. Во время работы станка она начинала вращаться и в соответствии с выступами и впадинами на своей поверхности совершала колебательные движения.

Эти движения модели через систему зубчатых колес передавались вращающейся заготовке, которая повторяла их. Заготовка находилась в контакте с резцом, подобно тому, как модель находилась в контакте с копировальным пальцем. В зависимости от рельефа модели заготовка то приближалась к резцу, то удалялась от него. При этом менялась и толщина стружки. После многих проходов резца по поверхности заготовки возникал рельеф, аналогичный имевшемуся на модели, но в меньшем масштабе.

Копировальный станок был очень сложным и дорогим инструментом. Приобрести его могли лишь весьма состоятельные люди. В первой половине XVIII века, когда возникла мода на точеные изделия из дерева и кости, токарными работами занимались многие европейские монархи и титулованная знать. Для них большей частью и предназначались копировальные станки.

Но широкого распространения в токарном деле эти приспособления не получили. Простой токарный станок вполне удовлетворял всем потребностям человека вплоть до второй половины XVIII века. Однако с середины столетия все чаще стала возникать необходимость обрабатывать с большой точностью массивные железные детали. Валы, винты различной величины, зубчатые колеса были первыми деталями машин, о механическом изготовлении которых встал вопрос тотчас же после их появления, так как они требовались в огромном количестве.

Особенно остро нужда в высокоточной обработке металлических заготовок стала ощущаться после внедрения в жизнь великого изобретения Уатта. Изготовление деталей для паровых машин оказалось очень сложной технической задачей для того уровня, которого достигло машиностроение XVIII века.

Обычно резец укреплялся на длинной крючкообразной палке. Рабочий держал его в руках, опираясь как на рычаг на специальную подставку. Этот труд требовал больших профессиональных навыков и большой физической силы. Любая ошибка приводила к порче всей заготовки или к слишком большой погрешности обработки.

В 1765 году из-за невозможности рассверлить с достаточной точностью цилиндр длиной в два фута и диаметром в шесть дюймов Уатт вынужден был прибегнуть к ковкому цилиндру. Расточка цилиндра длиною в девять футов и диаметром в 28 дюймов допускала точность до "толщины маленького пальца".

С начала XIX века начался постепенный переворот в машиностроении. На место старому токарному станку один за другим приходят новые высокоточные автоматические станки, оснащенные суппортами. Начало этой революции положил токарный винторезный станок английского механика Генри Модсли, позволявший автоматически вытачивать винты и болты с любой нарезкой.

Нарезка винтов долго оставалась сложной технической задачей, поскольку требовала высокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, как упростить эту операцию. Еще в 1701 году в труде Ш. Плюме описывался способ нарезки винтов с помощью примитивного суппорта.

Для этого к заготовке припаивали отрезок винта в качестве хвостовика. Шаг напаиваемого винта должен был быть равен шагу того винта, который нужно было нарезать на заготовке. Затем заготовку устанавливали в простейших разъемных деревянных бабках; передняя бабка поддерживала тело заготовки, а в заднюю вставлялся припаянный винт. При вращении винта деревянное гнездо задней бабки сминалось по форме винта и служило гайкой, вследствие чего вся заготовка перемещалась в сторону передней бабки. Подача на оборот была такова, что позволяла неподвижному резцу резать винт с требуемым шагом.

Подобного же рода приспособление было на токарно-винторезном станке 1785 года, который был непосредственным предшественником станка Модсли. Здесь нарезка резьбы, служившая образцом для изготавливаемого винта, наносилась непосредственно на шпиндель, удерживавший заготовку и приводивший ее во вращение. (Шпинделем называют вращающийся вал токарного станка с устройством для зажима обрабатываемой детали.) Это давало возможность делать нарезку на винтах машинным способом: рабочий приводил во вращение заготовку, которая за счет резьбы шпинделя, точно так же как и в приспособлении Плюме, начинала поступательно перемещаться относительно неподвижного резца, который рабочий держал на палке.

Таким образом, на изделии получалась резьба, точно соответствующая резьбе шпинделя. Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно от силы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент. В этом заключалось большое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8-10 мм, что позволяло нарезать только очень короткие винты.

Винторезный станок, сконструированный Модсли, представлял собой значительный шаг вперед. История его изобретения так описывается современниками. В 1794-1795 годах Модсли, еще молодой, но уже весьма опытный механик, работал в мастерской известного изобретателя Брамы.

Перед Брамой и Модсли стояла задача увеличить число деталей, изготавливаемых на станках. Однако старый токарный станок был для этого неудобен. Начав работу по его усовершенствованию, Модсли в 1794 году снабдил его крестовым суппортом.

Нижняя часть суппорта (салазки) устанавливались на одной раме с задней бабкой станка и могла скользить вдоль ее направляющей. В любом ее месте суппорт мог быть прочно закреплен при помощи винта. На нижних салазках находились верхние, устроенные подобным же образом. С помощью них резец, закрепленный винтом в прорези на конце стального бруска, мог перемещаться в поперечном направлении.

Движение суппорта в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двух ходовых винтов. Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жестко установив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемой поверхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл. При этом суппорт выполнял функцию руки рабочего, удерживающего резец. В описываемой конструкции, собственно, не было еще ничего нового, но она была необходимым шагом к дальнейшим усовершенствованиям.

Уйдя вскоре после своего изобретения от Брамы, Модсли основал собственную мастерскую и в 1798 году создал более совершенный токарный станок. Этот станок стал важной вехой в развитии станкостроения, так как он впервые позволил автоматически производить нарезку винтов любой длины и любого шага.

Слабым местом прежнего токарного станка было то, что на нем можно было нарезать только короткие винты. Иначе и быть не могло ведь там не было суппорта, рука рабочего должна была оставаться неподвижной, а двигалась сама заготовка вместе с шпинделем. В станке Модсли заготовка оставалась неподвижной, а двигался суппорт с закрепленным в нем резцом.

Для того чтобы заставить суппорт перемещаться на нижних салазках вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовой винт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезалась резьба с тем же шагом, что была на этом винте. Для нарезки винтов с различным шагом при станке имелся запас ходовых винтов.

Автоматическое нарезание винта на станке происходило следующим образом. Заготовку зажимали и обтачивали до нужных размеров, не включая механической подачи суппорта. После этого соединяли ходовой винт со шпинделем, и винтовая нарезка осуществлялась за несколько проходов резца. Обратный отход суппорта каждый делался вручную после отключения самоходной подачи. Таким образом, ходовой винт и суппорт полностью заменяли руку рабочего. Мало того, они позволяли нарезать резьбу гораздо точнее и быстрее, чем на прежних станках.

В 1800 году Модсли внес замечательное усовершенствование в свой станок – взамен набора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которые соединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50).

На своем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой изумительной точностью и аккуратностью, что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезал регулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течение долгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пять футов длины и два дюйма в диаметре с 50-ю витками на каждый дюйм. Резьба была такой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скором времени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространение и послужил образцом для многих других металлорежущих станков. В 1817 году был создан строгальный станок с суппортом, позволивший быстро обрабатывать плоские поверхности. В 1818 году Уитни придумал фрезерный станок. В 1839 году появился карусельный станок и т.д.

Нартов Андрей Константинович

(1683 - 1756)

Деятель времени Петра Великого. Русский механик и изобретатель. Учился в Школе математических и навигацких наук в Москве. Около 1718 года был послан царем за границу для усовершенствования в токарном искусстве и "приобретения знаний в механике и математике". По указанию Петра I, Нартов вскоре был переведен в Петербург и назначен личным токарем царя в дворцовой токарной мастерской.

Работая здесь в 1712-1725, Нартов изобрел и построил ряд совершенных и оригинальных по кинематической схеме токарных станков (в том числе копировальных), часть которых была снабжена механическими суппортами. С появлением суппорта решалась задача изготовления частей машин строго определенной геометрической формы, задача производства машин машинами.

В 1726-1727 и в 1733 Нартов работал при Московском монетном дворе, где создал оригинальные монетные станки. В том же 1733 году Нартов создал механизм для подъема "Царь колокола". После смерти Петра, Нартову было поручено сделать "триумфальный столп" в честь императора, с изображением всех его "баталий".

Когда в Академию Наук были сданы все токарные принадлежности и предметы Петра, а также и "триумфальный столп", то, по настоянию начальника академии, барона Корфа, считавшего Нартова единственным человеком, способным окончить "столп", он был переведен в академию "к токарным станкам", для заведывания учениками токарного и механического дела и слесарями. Петровская токарня, превращенная Нартовым в академические мастерские, послужила базой для последующих работ М. В. Ломоносова, а затем И. П. Кулибина (особенно в области приборостроения).

В 1742 году Нартов принес Сенату жалобу на советника академии Шумахера, с которым у него происходили пререкания по денежному вопросу, а затем добился назначения следствия над Шумахером, на место которого был определен сам Нартов. В этой должности он пробыл только 1,5 года, потому что оказался "ничего кроме токарного художества незнающим и самовластным"; он велел запечатать архив академической канцелярии, грубо обращался с академиками, и наконец, довел дело до того, что Ломоносов и другие члены стали просить возвращения Шумахера, который вновь вступил в управление академией в 1744 году, а Нартов сосредоточил свою деятельность "на пушечно-артиллерийском деле".

1738-1756, работая в Артиллерийском ведомстве, Нартов создал станки для сверления канала и обточки цапф пушек, оригинальные запалы, оптический прицел; предложил новые способы отливки пушек и заделки раковин в канале орудия. В 1741 Нартов изобрел скорострельную батарею из 44 трехфунтовых мортирок. В этой батарее впервые в истории артиллерии был применен винтовой подъемный механизм, который позволял придавать мортиркам желаемый угол возвышения.

В обнаруженной рукописи Нартова "Ясное зрелище махин" описывается более 20 токарных, токарно-копировальных, токарно-винторезных станков различных конструкций. Выполненные Нартовым чертежи и технические описания свидетельствуют о его больших инженерных познаниях. Он издал также: "Достопамятные повествования и речи Петра Великого" и "Театрум махинарум".

Авторство многих анекдотов о Петре приписывается Нартову.

Генри Модсли

Maudslay Henry (1771-1831)

Английский механик и промышленник. Создал токарно-винторезный станок с механизированным суппортом (1797), механизировал производство винтов, гаек и др. Ранние годы провел в Вулвиче под Лондоном.

В 12 лет стал работать набивальщиком патронов в Вулвичском арсенале, а в 18 лет он лучший кузнец арсенала и слесарь-механик, в мастерской Дж. Брама - лучшей мастерской Лондона. Позже открыл собственную мастерскую, потом завод в Ламбете.

Создал "Лабораторию Модсли". Дизайнер. Машиностроитель. Создал механизированный суппорт токарного станка, собственной конструкции. Придумал оригинальный набор сменных зубчатых колес. Изобрел поперечно-строгальный станок с кривошипно-шатунным механизмом. Создал или усовершенствовал большое количество различных металлорежущих станков. Строил для России паровые корабельный машины.

Литература

Интернет-ресурсы:

С вопросами, пожеланиями и отзывами обращайтесь по адресу: [email protected]

topref.ru

Реферат - История токарного станка

Содержание

История токарного станка 2

Суппорт 7

Нартов Андрей Константинович_ 13

Генри Модсли_ 14

Литература 15

История токарного станка

История относит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э. Станок представлял собой два установленных центра, между которыми зажималась заготовка из дерева, кости или рога. Раб или подмастерье вращал заготовку (один или несколько оборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовке требуемую форму.

Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону.

В XIV — XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа — упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один — два оборота, а жердь — согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку, и заготовка делала те же обороты в другую сторону.

Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения.

В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог быть укреплен в любом месте между центрами.

На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, — вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металла оказывалась малоэффективной. Необходимо было заменить руку рабочего специальным механизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем.

Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке.

В середине XVI Жак Бессон (умер в 1569 г.) — изобрел токарный станок для нарезки цилиндрических и конических винтов.

В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петра первого, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, вернемся к эволюции токарного станка.

В XVII в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше, держал в руке токарь. В начале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А.К.Нартова в 1712 г.

К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно.

А Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. сам усовершенствовал схему. Копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом, было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено качание системы «копир-заготовка». Поэтому работы над созданием суппорта продолжались. Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модсли, но А.К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи.

Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях.

В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный. Он был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях. В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовки в патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков. Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние между центрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станке Вокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины.

В 1778 г. англичанин Д. Рамедон разработал два типа станков для нарезания резьб. В одном станке вдоль вращаемой заготовки по параллельным направляющим передвигался алмазный режущий инструмент, скорость перемещения которого задавалась вращением эталонного винта. Сменные шестерни позволяли получать резьбы с разным шагом. Второй станок давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на

В 1795 г. французский механик Сено изготовил специализированный токарный станок для нарезки винтов. Конструктор предусмотрел сменные шестерни, большой ходовой винт, простой механизированный суппорт. Станок был лишен каких-либо украшений, которыми любили украшать свои изделия мастера прежде.

Накопленный опыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка.

В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. При этом существенно то, что Модсли понял необходимость унификации некоторых видов деталей и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Он начал выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб.

Одним из учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс. Он улучшил токарный станок тем, что расположил ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор, ручки управления вынес на переднюю па

Другой бывший сотрудник Модсли — Д. Клемент создал лоботокарный станок для обработки деталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения детали и постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центру скорость резания будет падать, и создал систему увеличения скорости.

В 1835 г. Д. Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования.

Следующий этап — автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам. В США развитие техники обработки металлов началось позднее, чем в Европе. Американские станки первой половины XIХ в. значительно уступали станкам Модсли.

Во второй половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки.

Во второй половине XIХ в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки — блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики — автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д.

Однако основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка, а создание его модификации — револьверного станка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов.

В деревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан.

Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873г. Хр. Спенсер.

Суппорт

Одним из важнейших достижений машиностроения в начале XIX века стало распространение металлорежущих станков с суппортами — механическими держателями для резца. Введение суппорта разом повлекло за собой усовершенствование и удешевление всех машин, дало толчок к новым усовершенствованиям и изобретениям.

Суппорт предназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе. Он состоит из нижних салазок (продольного суппорта) 1, которые перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки 15 и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках по направляющим 12 перемещаются поперечные салазки (поперечный суппорт) 3, которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки (детали).

На поперечных салазках 3 расположена поворотная плита 4, которая закрепляется гайкой 10. По направляющим 5 поворотной плиты 4 перемещаются (с помощью рукоятки 13) верхние салазки 11, которые вместе с плитой 4 могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки (детали).

Резцедержатель (резцовая головка) 6 с болтами 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки 9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14.

Устройство поперечного суппорта показано на рисунке ниже. По направляющим продольного суппорта 1 ходовым винтом 12, оснащенным рукояткой 10, перемещаются салазки поперечного суппорта. Ходовой винт 12 закреплен одним концом в продольном суппорте 1, а другим — связан с гайкой (состоящей из двух частей 15 и 13 и клина 14), которая крепится к поперечным салазкам 9. Затягивая винт 16, раздвигают (клином 14) гайки 15 и 13, благодаря чему выбирается зазор между ходовым винтом 12 и гайкой 15.

Величину перемещения поперечного суппорта определяют по лимбу 11. К поперечному суппорту крепится (гайками 7) поворотная плита 8, вместе с которой поворачиваются верхние салазки 6 и резцедержатель 5. На некоторых станках на поперечных салазках 9 устанавливается задний резцедержатель 2 для проточки канавок, отрезки и других работ, которые могут быть выполнены перемещением поперечного суппорта, а также кронштейн 3 с щитком 4, защищающим рабочего от попадания стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

Токарный станок имеет весьма древнюю историю, причем с годами его конструкция менялась очень незначительно. Приводя во вращение кусок дерева, мастер с помощью долота мог придать ему самую причудливую цилиндрическую форму. Для этого он прижимал долото к быстро вращающемуся куску дерева, отделял от него круговую стружку и постепенно давал заготовке нужные очертания. В деталях своего устройства станки могли довольно значительно отличаться друг от друга, но вплоть до конца XVIII века все они имели одну принципиальную особенность: при обработке заготовка вращалась, а резец находился в руках мастера.

Исключения из этого правила были очень редкими, и их ни в коем случае нельзя считать типичными для этой эпохи. Например, держатели для резца получили распространение в копировальных станках. С помощью таких станков работник, не обладавший особыми навыками, мог изготовлять затейливые изделия очень сложной формы. Для этого пользовались бронзовой моделью, имевшей вид изделия, но большего размера (обычно 2:1). Нужное изображение получали на заготовке следующим образом.

Станок оборудовался двумя суппортами, позволявшими вытачивать изделия без участия руки работника: в одном был закреплен копировальный палец, в другом — резец. Неподвижный копировальный палец имел вид стержня, на заостренном конце которого помешался маленький ролик. К ролику копировального пальца специальной пружиной постоянно прижималась модель. Во время работы станка она начинала вращаться и в соответствии с выступами и впадинами на своей поверхности совершала колебательные движения.

Эти движения модели через систему зубчатых колес передавались вращающейся заготовке, которая повторяла их. Заготовка находилась в контакте с резцом, подобно тому, как модель находилась в контакте с копировальным пальцем. В зависимости от рельефа модели заготовка то приближалась к резцу, то удалялась от него. При этом менялась и толщина стружки. После многих проходов резца по поверхности заготовки возникал рельеф, аналогичный имевшемуся на модели, но в меньшем масштабе.

Копировальный станок был очень сложным и дорогим инструментом. Приобрести его могли лишь весьма состоятельные люди. В первой половине XVIII века, когда возникла мода на точеные изделия из дерева и кости, токарными работами занимались многие европейские монархи и титулованная знать. Для них большей частью и предназначались копировальные станки.

Но широкого распространения в токарном деле эти приспособления не получили. Простой токарный станок вполне удовлетворял всем потребностям человека вплоть до второй половины XVIII века. Однако с середины столетия все чаще стала возникать необходимость обрабатывать с большой точностью массивные железные детали. Валы, винты различной величины, зубчатые колеса были первыми деталями машин, о механическом изготовлении которых встал вопрос тотчас же после их появления, так как они требовались в огромном количестве.

Особенно остро нужда в высокоточной обработке металлических заготовок стала ощущаться после внедрения в жизнь великого изобретения Уатта. Изготовление деталей для паровых машин оказалось очень сложной технической задачей для того уровня, которого достигло машиностроение XVIII века.

Обычно резец укреплялся на длинной крючкообразной палке. Рабочий держал его в руках, опираясь как на рычаг на специальную подставку. Этот труд требовал больших профессиональных навыков и большой физической силы. Любая ошибка приводила к порче всей заготовки или к слишком большой погрешности обработки.

В 1765 году из-за невозможности рассверлить с достаточной точностью цилиндр длиной в два фута и диаметром в шесть дюймов Уатт вынужден был прибегнуть к ковкому цилиндру. Расточка цилиндра длиною в девять футов и диаметром в 28 дюймов допускала точность до «толщины маленького пальца».

С начала XIX века начался постепенный переворот в машиностроении. На место старому токарному станку один за другим приходят новые высокоточные автоматические станки, оснащенные суппортами. Начало этой революции положил токарный винторезный станок английского механика Генри Модсли, позволявший автоматически вытачивать винты и болты с любой нарезкой.

Нарезка винтов долго оставалась сложной технической задачей, поскольку требовала высокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, как упростить эту операцию. Еще в 1701 году в труде Ш. Плюме описывался способ нарезки винтов с помощью примитивного суппорта.

Для этого к заготовке припаивали отрезок винта в качестве хвостовика. Шаг напаиваемого винта должен был быть равен шагу того винта, который нужно было нарезать на заготовке. Затем заготовку устанавливали в простейших разъемных деревянных бабках; передняя бабка поддерживала тело заготовки, а в заднюю вставлялся припаянный винт. При вращении винта деревянное гнездо задней бабки сминалось по форме винта и служило гайкой, вследствие чего вся заготовка перемещалась в сторону передней бабки. Подача на оборот была такова, что позволяла неподвижному резцу резать винт с требуемым шагом.

Подобного же рода приспособление было на токарно-винторезном станке 1785 года, который был непосредственным предшественником станка Модсли. Здесь нарезка резьбы, служившая образцом для изготавливаемого винта, наносилась непосредственно на шпиндель, удерживавший заготовку и приводивший ее во вращение. (Шпинделем называют вращающийся вал токарного станка с устройством для зажима обрабатываемой детали.) Это давало возможность делать нарезку на винтах машинным способом: рабочий приводил во вращение заготовку, которая за счет резьбы шпинделя, точно так же как и в приспособлении Плюме, начинала поступательно перемещаться относительно неподвижного резца, который рабочий держал на палке.

Таким образом, на изделии получалась резьба, точно соответствующая резьбе шпинделя. Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно от силы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент. В этом заключалось большое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8-10 мм, что позволяло нарезать только очень короткие винты.

Винторезный станок, сконструированный Модсли, представлял собой значительный шаг вперед. История его изобретения так описывается современниками. В 1794-1795 годах Модсли, еще молодой, но уже весьма опытный механик, работал в мастерской известного изобретателя Брамы.

Перед Брамой и Модсли стояла задача увеличить число деталей, изготавливаемых на станках. Однако старый токарный станок был для этого неудобен. Начав работу по его усовершенствованию, Модсли в 1794 году снабдил его крестовым суппортом.

Нижняя часть суппорта (салазки) устанавливались на одной раме с задней бабкой станка и могла скользить вдоль ее направляющей. В любом ее месте суппорт мог быть прочно закреплен при помощи винта. На нижних салазках находились верхние, устроенные подобным же образом. С помощью них резец, закрепленный винтом в прорези на конце стального бруска, мог перемещаться в поперечном направлении.

Движение суппорта в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двух ходовых винтов. Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жестко установив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемой поверхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл. При этом суппорт выполнял функцию руки рабочего, удерживающего резец. В описываемой конструкции, собственно, не было еще ничего нового, но она была необходимым шагом к дальнейшим усовершенствованиям.

Уйдя вскоре после своего изобретения от Брамы, Модсли основал собственную мастерскую и в 1798 году создал более совершенный токарный станок. Этот станок стал важной вехой в развитии станкостроения, так как он впервые позволил автоматически производить нарезку винтов любой длины и любого шага.

Слабым местом прежнего токарного станка было то, что на нем можно было нарезать только короткие винты. Иначе и быть не могло ведь там не было суппорта, рука рабочего должна была оставаться неподвижной, а двигалась сама заготовка вместе с шпинделем. В станке Модсли заготовка оставалась неподвижной, а двигался суппорт с закрепленным в нем резцом.

Для того чтобы заставить суппорт перемещаться на нижних салазках вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовой винт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезалась резьба с тем же шагом, что была на этом винте. Для нарезки винтов с различным шагом при станке имелся запас ходовых винтов.

Автоматическое нарезание винта на станке происходило следующим образом. Заготовку зажимали и обтачивали до нужных размеров, не включая механической подачи суппорта. После этого соединяли ходовой винт со шпинделем, и винтовая нарезка осуществлялась за несколько проходов резца. Обратный отход суппорта каждый делался вручную после отключения самоходной подачи. Таким образом, ходовой винт и суппорт полностью заменяли руку рабочего. Мало того, они позволяли нарезать резьбу гораздо точнее и быстрее, чем на прежних станках.

В 1800 году Модсли внес замечательное усовершенствование в свой станок – взамен набора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которые соединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50).

На своем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой изумительной точностью и аккуратностью, что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезал регулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течение долгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пять футов длины и два дюйма в диаметре с 50-ю витками на каждый дюйм. Резьба была такой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скором времени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространение и послужил образцом для многих других металлорежущих станков. В 1817 году был создан строгальный станок с суппортом, позволивший быстро обрабатывать плоские поверхности. В 1818 году Уитни придумал фрезерный станок. В 1839 году появился карусельный станок и т.д.

Нартов Андрей Константинович

(1683 — 1756)

Деятель времени Петра Великого. Русский механик и изобретатель. Учился в Школе математических и навигацких наук в Москве. Около 1718 года был послан царем за границу для усовершенствования в токарном искусстве и «приобретения знаний в механике и математике». По указанию Петра I, Нартов вскоре был переведен в Петербург и назначен личным токарем царя в дворцовой токарной мастерской.

Работая здесь в 1712-1725, Нартов изобрел и построил ряд совершенных и оригинальных по кинематической схеме токарных станков (в том числе копировальных), часть которых была снабжена механическими суппортами. С появлением суппорта решалась задача изготовления частей машин строго определенной геометрической формы, задача производства машин машинами.

В 1726-1727 и в 1733 Нартов работал при Московском монетном дворе, где создал оригинальные монетные станки. В том же 1733 году Нартов создал механизм для подъема «Царь колокола». После смерти Петра, Нартову было поручено сделать «триумфальный столп» в честь императора, с изображением всех его «баталий».

Когда в Академию Наук были сданы все токарные принадлежности и предметы Петра, а также и «триумфальный столп», то, по настоянию начальника академии, барона Корфа, считавшего Нартова единственным человеком, способным окончить «столп», он был переведен в академию «к токарным станкам», для заведывания учениками токарного и механического дела и слесарями. Петровская токарня, превращенная Нартовым в академические мастерские, послужила базой для последующих работ М. В. Ломоносова, а затем И. П. Кулибина (особенно в области приборостроения).

В 1742 году Нартов принес Сенату жалобу на советника академии Шумахера, с которым у него происходили пререкания по денежному вопросу, а затем добился назначения следствия над Шумахером, на место которого был определен сам Нартов. В этой должности он пробыл только 1,5 года, потому что оказался «ничего кроме токарного художества незнающим и самовластным»; он велел запечатать архив академической канцелярии, грубо обращался с академиками, и наконец, довел дело до того, что Ломоносов и другие члены стали просить возвращения Шумахера, который вновь вступил в управление академией в 1744 году, а Нартов сосредоточил свою деятельность «на пушечно-артиллерийском деле».

1738-1756, работая в Артиллерийском ведомстве, Нартов создал станки для сверления канала и обточки цапф пушек, оригинальные запалы, оптический прицел; предложил новые способы отливки пушек и заделки раковин в канале орудия. В 1741 Нартов изобрел скорострельную батарею из 44 трехфунтовых мортирок. В этой батарее впервые в истории артиллерии был применен винтовой подъемный механизм, который позволял придавать мортиркам желаемый угол возвышения.

В обнаруженной рукописи Нартова «Ясное зрелище махин» описывается более 20 токарных, токарно-копировальных, токарно-винторезных станков различных конструкций. Выполненные Нартовым чертежи и технические описания свидетельствуют о его больших инженерных познаниях. Он издал также: «Достопамятные повествования и речи Петра Великого» и «Театрум махинарум».

Авторство многих анекдотов о Петре приписывается Нартову.

Генри Модсли

Maudslay Henry (1771-1831)

Английский механик и промышленник. Создал токарно-винторезный станок с механизированным суппортом (1797), механизировал производство винтов, гаек и др. Ранние годы провел в Вулвиче под Лондоном.

В 12 лет стал работать набивальщиком патронов в Вулвичском арсенале, а в 18 лет он лучший кузнец арсенала и слесарь-механик, в мастерской Дж. Брама — лучшей мастерской Лондона. Позже открыл собственную мастерскую, потом завод в Ламбете.

Создал «Лабораторию Модсли». Дизайнер. Машиностроитель. Создал механизированный суппорт токарного станка, собственной конструкции. Придумал оригинальный набор сменных зубчатых колес. Изобрел поперечно-строгальный станок с кривошипно-шатунным механизмом. Создал или усовершенствовал большое количество различных металлорежущих станков. Строил для России паровые корабельный машины.

Литература

Интернет-ресурсы:

-http://turner.narod.ru/dir1/modsli.htm

-http://turner.narod.ru/dir1/nartov.htm

-http://www.100top.ru/encyclopedia/article/?articleid=11490

-http://savelaleksandr.narod.ru/IZOB/page33.html

-http://turner.narod.ru/dir1/histori.htm

С вопросами, пожеланиями и отзывами обращайтесь по адресу: [email protected]

www.ronl.ru

Доклад на тему История развития токарного станка

Токарные станки были изобретены и применялись еще в глубокой древности. Они были очень просты по устройству,   весьма  несовершенны  в  работе и  имели  вначале ручной, а впоследствии ножной привод. Древний токарный станок ручного привода показан на рис. 1. Обтачиваемое изделие, установленное на двух деревянных стойках, обрабатывали два человека. Один вращал при помощи веревки изделие то вправо, то влево, а другой держал в руках режущий или скоолящии инструмент и обрабатывал им изделие. Старинный русский токарный станок ножного привода показан на рис. 2. Этот станок совершеннее предыдущего: более устойчивое взаимное положение изделия и инструмента обеспечивало и более точную обработку, а замена ручного привода ножным позволила работать на станке вместо двух одному человеку. Обтачиваемое изделие устанавливалось на заостренных деревянных клиньях 1 и 2 (первых представителях современных центров). Клин 1 закреплялся в стойке наглухо, а клин передвигался до упора в изделие 3 и закреплялся вспомогательным клином 4, Веревка 5, навитая на изделие 1-2 оборота, одним концом прикреплялась к гибкой жерди 6, а другим — к деревянной подножке 7. Нажимая ногой на подножку, токарь приводил во вращение обтачиваемое изделие. Удерживая обеими руками режущий инструмент, опирающийся о деревянный брусок 8, он прижимал инструмент к изделию и обрабатывал его. Рис.1 Древний токарный станок Рис.2 Старинный русский токарный станок Затем нажим ноги на подножку прекращался, гибкая жердь выпрямлялась, тянула веревку вверх и вращала изделие в обратном направлении.  Обтачивание в это время прерывалось, и таким образом, как и на предыдущем станке почти половина рабочего времени тратилась бесполезно. Токарные станки, показанные па рис. 1 и 2 применялись главным образом для обработки деревянных изделий. Необходимость обработки металлических изделий ускорила развитие токарных станков, хотя это развитие происходило очень медленно. Приоритет в развитии токарных  станков  принадлежит  русским  техникам. Андрей Константинович Нартов, один из самых замечательных русских техников XVIII в., воспитанник Московской школы «математических и навигационных наук», впервые в мире в 1715 г. изобрел и затем построил токарно-копировальный станок с суппортом - механическим держателем режущего инструмента, заменяющим руку человека. На этом станке, хранящемся ныне в Государственном Эрмитаже в Санкт - Петербурге, сохранилась надпись: «Начало произвождения к строению махины 1718-го, решена 1729- году. Механик Андрей Нартов». В 1719 г. Нартов писал Петру I —большому мастеру токарного дела по дереву и металлу — из Лондона о том, что он «здесь таких токарных мастеров, которые превзошли российских мастеров, не нашел, и чертежи махинам, которые ваше царское величество приказал здесь сделать, я мастерам казал, и оные сделать по ним не могут...». Так при первом знакомстве Нартова с зарубежной техникой он смог убедиться в том, что русские мастера не только не   уступают  зарубежным,   но   и   превосходят   их. А. К. Нартов опередил почти на столетие Генри Модели, которому необоснованно приписывается буржуазными авторами изобретение суппорта в 1797 г. Хранящиеся в Государственном Эрмитаже станки Нартова доказывают, что он еще в начале XVIII в. работал на станках своего изобретения, на которых еще с большей точностью, чем в конце XVIII в,- у Модели, можно было изготовлять, притом автоматически, металлические изделия любой формы. Изобретение суппорта ознаменовало собой начало новой эпохи в развитии не только токарных, но и других металлорежущих станков. Следовательно, благодаря изобретению А. К. Нартова Россия  почти на  столетие  опередила  Западную  Европу и Америку в создании токарных станков с суппортами. А. К. Нартов за  два с половиной столетия до наших дней предвосхитил создание металлорежущих станков, автоматически изготовляющих изделия из металла,- тех станков, которые являются наиболее важными для современной промышленности. Заслугой Нартова является и воспитание им русских знатоков обработки металла резанием. Из петровской токарной мастерской, которой заведовал Нартов, вышел ряд учеников, в числе их особенно выделялись токари Александр Журавский и Семен Матвеев. Ученики   и   последователи   Нартова успешно совершенствовали  и  строили токарные станки. В конце 18 века тверской механик-часовщик Лев Собакин и тульский мастер Алексей Сурин разработали чертежи, по которым изготовлялись токарно-винторезные станки для обработки различных винтов. Сурин создал токарный станок и для изготовления ружейных стволов. На этом станке вращение изделия осуществлялось от трансмиссионного привода, а суппорт с режущим инструментом перемещался при помощи ходового винта. Впервые на этом станке было применено автоматическое выключение суппорта. Русские изобретатели и в этом усовершенствовании токарного станка опередили изобретателей зарубежных стран. Особенно широко изготовление токарных станков было развито на Тульском и других оружейных заводах. На рис. 3 показан один из таких станков. На нем изделие приводилось во вращение от трансмиссии через ременную передачу 1, а суппорт 2 перемещался механически при помощи шестерен 3 и винта 4. На рис. 4 показан токарный станок со ступенчатым шкивом и перебором, созданный в середине девятнадцатого столетия. На таких станках изделию сообщалось разное число оборотов при помощи ступенчатого шкива 1 и шестеренчатого перебора 2. Движение суппорту 3 передавалось через смежные шестеренки 4 и ходовой валик или винт 5. Подобные токарные станки изготовлялись и в начале ХХ века. В конце девятнадцатого и в начале двадцатого столетия токарные станки со ступенчатым шкивом снабжались коробками передач для изменения скорости перемещения суппорта, а так же ходовым валиком и ходовым винтом. Рис.3 Токарный станок, изготовленный на Тульском оружейном заводе в середине 18 века. Рис.4 Токарный станок середины 19 века со ступенчатым шкивом Рис.5 Токарно-винторезный станок ТН-20 До Великой Октябрьской социалистической революции в России станкостроение было плохо развито. Парк станков составлял всего 75 тысяч единиц. В период довоенных пятилеток было создано большое количество станкостроительных предприятий, освоен выпуск основных типов станков, а  1940 году парк станков вырос до 710 тысяч единиц. В 1932 году в стране было освоено производство первого токарного станка с коробкой скоростей. Станок назывался ДИП («Догнать и перегнать»). Этим девизом советские станкостроители бросали вызов миру: «Мы догоним и перегоним вас по производству станков!». На смену ДИПу в 1957 году пришел  станок 1А62, а в последующие годы 1А16, 1А64, 1620, 16К20, 1К62 и др. Рис.6 Токарно-винторезный станок 1620  завода «Красный пролетарий» Такой станок, показанный на рис. 5, состоит из коробки подач 1, передней бабки 2, ступенчатого шкива 3, резцедержателя 4, суппорта 5, задней бабки 6, ходового винта 7, ходового валика 8, станины ножки 10, фартука 9 и тумбы 11. После изобретения и успешного применения быстрорежущей стали, а затем и твердых сплавов появились быстроходные мощные станки современной конструкции. Эти станки имеют массивные станины и снабжены коробками скоростей, позволяющими быструю перемену чисел оборотов обрабатываемого изделия, и более совершенными коробками подач. На рис. 6 показан наиболее совершенный токарно-винторезный станок модель 1620, изготовляемый   заводом   «Красный   пролетарий». В настоящее время на производстве применяются усовершенствованные многофункциональные станки, также станки типа 16К20, и ДИП 100, ДИП 200, ДИП 300, ДИП 400, ДИП 500, ДИП 800, ДИП 1000. Таким образом, до появления современного  токарного станка был пройден тяжелый путь от древних времен, когда использовались станки с применением ручной физической силы, до сегодняшнего момента, когда применяются полностью или частично автоматизированные станки, имеющие большую производительность и меньшие затраты рабочей силы.

Список литературы: 1.                Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело. Уч. Пособие для проф. техн. училищ.  – М: Высшая школа, - 1972. – 304 с. 2.                Ятченко С.В. «Токарное дело», М.: Сельхозгиз, 1958 г., 532 с.

bukvasha.ru

Курсовая работа - История токарного станка

Содержание

Историятокарного станка 2

Суппорт 7

НартовАндрей Константинович_ 13

ГенриМодсли_ 14

Литература 15

Историяотносит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э. Станок представлялсобой два установленных центра, между которыми зажималась заготовка из дерева,кости или рога. Раб или подмастерье вращал заготовку (один или несколькооборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и,прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовкетребуемую форму.

Позднеедля приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой(провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовкитак, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну,то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна,заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем вдругую сторону.

/>В XIV — XV веках были распространены токарные станки сножным приводом. Ножной привод состоял из очепа — упругой жерди, консольнозакрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая былаобернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали.При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один — два оборота, а жердь — согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась,тянула вверх бечевку, и заготовка делала те же обороты в другую сторону.

Примернок 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун икривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XXвеке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарномстанке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону втечение всего процесса точения.

В1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог бытьукреплен в любом месте между центрами.

Натаких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой телавращения, — вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишкоммаломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными,чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металлаоказывалась малоэффективной. Необходимо было заменить руку рабочего специальныммеханизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем.

Появлениеводяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этоммощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в.водяные приводы стали распространяться в металлообработке.

Всередине XVI Жак Бессон (умер в 1569 г.) — изобрел токарный станок для нарезки цилиндрическихи конических винтов.

Вначале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петрапервого, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированнымсуппортом и набором сменных зубчатых колес. Чтобы по-настоящему понять мировоезначение этих изобретений, вернемся к эволюции токарного станка.

ВXVII в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилосьв движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец,как и раньше, держал в руке токарь. В начале XVIII в. токарные станки все чащеиспользовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткогокрепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьмаактуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена вкопировальном станке А.К.Нартова в 1712 г.

Кидее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые этапроблема особенно остро встала при решении таких технических задач, какнарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовлениезубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначалапроизводили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, покраям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливалинапильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительноекачество резьбы таким способом весьма трудно.

АНартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. самусовершенствовал схему. Копировальный палец и суппорт приводились в движениеодним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Такимобразом, было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемойзаготовки. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено качаниесистемы «копир-заготовка». Поэтому работы над созданием суппорта продолжались.Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и ПавелЗахава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создаланглийский станкостроитель Модсли, но А.К. Нартов остается первым, кто нашелпуть к решению этой задачи.

Втораяполовина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферыприменения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсальноготокарного станка, который мог бы использоваться в различных целях.

В1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническимданным уже походил на универсальный. Он был выполнен из металла, имел мощную станину,два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт,обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечномнаправлениях. В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовкив патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков.Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние междуцентрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станкеВокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины.

В1778 г. англичанин Д. Рамедон разработал два типа станков для нарезания резьб.В одном станке вдоль вращаемой заготовки по параллельным направляющим передвигалсяалмазный режущий инструмент, скорость перемещения которого задавалась вращениемэталонного винта. Сменные шестерни позволяли получать резьбы с разным шагом.Второй станок давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на

В1795 г. французский механик Сено изготовил специализированный токарный станокдля нарезки винтов. Конструктор предусмотрел сменные шестерни, большой ходовойвинт, простой механизированный суппорт. Станок был лишен каких-либо украшений,которыми любили украшать свои изделия мастера прежде.

Накопленныйопыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок, ставшийосновой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создалконструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственнуюмастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, чтопозволило создать вариант универсального токарного станка.

В1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант,содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. Приэтом существенно то, что Модсли понял необходимость унификации некоторых видовдеталей и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Онначал выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб.

Однимиз учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс. Он улучшил токарныйстанок тем, что расположил ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор,ручки управления вынес на переднюю па

Другойбывший сотрудник Модсли — Д. Клемент создал лоботокарный станок для обработкидеталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения деталии постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центрускорость резания будет падать, и создал систему увеличения скорости.

В1835 г. Д. Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении,которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальноесовершенствование токарного оборудования.

Следующийэтап — автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежалаамериканцам. В США развитие техники обработки металлов началось позднее, чем вЕвропе. Американские станки первой половины XIХ в. значительно уступали станкамМодсли.

Вовторой половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким.Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталейи блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписатьс завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки.

Вовторой половине XIХ в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизациюобработки — блок автоматической подачи по обеим координатам, совершеннуюсистему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро ибез значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики — автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматическогорегулирования скорости лобового точения и т.д.

Однакоосновным достижением американского станкостроения было не развитиетрадиционного токарного станка, а создание его модификации — револьверногостанка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия(револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок свосемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота сменыинструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийнойпродукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов.

Вдеревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автоматпостроил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан.

Первыйуниверсальный токарный автомат изобрел в 1873г. Хр. Спенсер.

Однимиз важнейших достижений машиностроения в начале XIX века стало распространениеметаллорежущих станков с суппортами — механическими держателями для резца. Введениесуппорта разом повлекло за собой усовершенствование и удешевление всех машин,дало толчок к новым усовершенствованиям и изобретениям.

/>

Суппортпредназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента,закрепленного в резцедержателе. Он состоит из нижних салазок (продольногосуппорта) 1, которые перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки 15и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках понаправляющим 12 перемещаются поперечные салазки (поперечный суппорт) 3, которыеобеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки (детали).

Напоперечных салазках 3 расположена поворотная плита 4, которая закрепляетсягайкой 10. По направляющим 5 поворотной плиты 4 перемещаются (с помощьюрукоятки 13) верхние салазки 11, которые вместе с плитой 4 могут поворачиватьсяв горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечиватьперемещение резца под углом к оси вращения заготовки (детали).

Резцедержатель(резцовая головка) 6 с болтами 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится отходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, иливручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14.

Устройствопоперечного суппорта показано на рисунке ниже. По направляющим продольного суппорта1 ходовым винтом 12, оснащенным рукояткой 10, перемещаются салазки поперечногосуппорта. Ходовой винт 12 закреплен одним концом в продольном суппорте 1, адругим — связан с гайкой (состоящей из двух частей 15 и 13 и клина 14), котораякрепится к поперечным салазкам 9. Затягивая винт 16, раздвигают (клином 14) гайки15 и 13, благодаря чему выбирается зазор между ходовым винтом 12 и гайкой 15.

Величинуперемещения поперечного суппорта определяют по лимбу 11. К поперечному суппортукрепится (гайками 7) поворотная плита 8, вместе с которой поворачиваютсяверхние салазки 6 и резцедержатель 5. На некоторых станках на поперечных салазках9 устанавливается задний резцедержатель 2 для проточки канавок, отрезки идругих работ, которые могут быть выполнены перемещением поперечного суппорта, атакже кронштейн 3 с щитком 4, защищающим рабочего от попадания стружки исмазочно-охлаждающей жидкости.

/>

Токарныйстанок имеет весьма древнюю историю, причем с годами его конструкция меняласьочень незначительно. Приводя во вращение   кусок дерева, мастер с помощьюдолота мог придать ему самую причудливую цилиндрическую форму. Для этого он прижималдолото к быстро вращающемуся куску дерева, отделял от него круговую стружку ипостепенно давал заготовке нужные очертания. В деталях своего устройства станкимогли довольно значительно отличаться друг от друга, но вплоть до конца XVIIIвека все они имели одну принципиальную особенность: при обработке заготовкавращалась, а резец находился в руках мастера.

Исключенияиз этого правила были очень редкими, и их ни в коем случае нельзя считатьтипичными для этой эпохи. Например, держатели для резца получили распространениев копировальных станках. С помощью таких станков работник, не обладавшийособыми навыками, мог изготовлять затейливые изделия очень сложной формы. Дляэтого пользовались бронзовой моделью, имевшей вид изделия, но большего размера(обычно 2:1). Нужное изображение получали на заготовке следующим образом.

Станокоборудовался двумя суппортами, позволявшими вытачивать />изделия без участия руки работника: в одном был закрепленкопировальный палец, в другом — резец. Неподвижный копировальный палец имел видстержня, на заостренном конце которого помешался маленький ролик. К роликукопировального пальца специальной пружиной постоянно прижималась модель. Вовремя работы станка она начинала вращаться и в соответствии с выступами ивпадинами на своей поверхности совершала колебательные движения.

Этидвижения модели через систему зубчатых колес передавались вращающейся заготовке,которая повторяла их. Заготовка находилась в контакте с резцом, подобно тому,как модель находилась в контакте с копировальным пальцем. В зависимости отрельефа модели заготовка то приближалась к резцу, то удалялась от него. Приэтом менялась и толщина стружки. После многих проходов резца по поверхности заготовкивозникал рельеф, аналогичный имевшемуся на модели, но в меньшем масштабе.

Копировальныйстанок был очень сложным и дорогим инструментом. Приобрести его могли лишьвесьма состоятельные люди. В первой половине XVIII века, когда возникла мода наточеные изделия из дерева и кости, токарными работами занимались многиеевропейские монархи и титулованная знать. Для них большей частью и предназначалиськопировальные станки.

Ноширокого распространения в токарном деле эти приспособления не получили.Простой токарный станок вполне удовлетворял всем потребностям человека вплотьдо второй половины XVIII века. Однако с середины столетия все чаще сталавозникать необходимость обрабатывать с большой точностью массивные железныедетали. Валы, винты различной величины, зубчатые колеса были первыми деталямимашин, о механическом изготовлении которых встал вопрос тотчас же после ихпоявления, так как они требовались в огромном количестве.

Особенноостро нужда в высокоточной обработке металлических заготовок стала ощущатьсяпосле внедрения в жизнь великого изобретения Уатта. Изготовление деталей дляпаровых машин оказалось очень сложной технической задачей для того уровня, которогодостигло машиностроение XVIII века.

Обычнорезец укреплялся на длинной крючкообразной палке. Рабочий держал его в руках,опираясь как на рычаг на специальную подставку. Этот труд требовал большихпрофессиональных навыков и большой физической силы. Любая ошибка приводила кпорче всей заготовки или к слишком большой погрешности обработки.

В1765 году из-за невозможности рассверлить с достаточной точностью цилиндрдлиной в два фута и диаметром в шесть дюймов Уатт вынужден был прибегнуть кковкому цилиндру. Расточка цилиндра длиною в девять футов и диаметром в 28дюймов допускала точность до «толщины маленького пальца».

Сначала XIX века начался постепенный переворот в машиностроении. На место старомутокарному станку один за другим приходят новые высокоточные автоматическиестанки, оснащенные суппортами. Начало этой революции положил токарный винторезныйстанок английского механика Генри Модсли, позволявший автоматически вытачиватьвинты и болты с любой нарезкой.

Нарезкавинтов долго оставалась сложной технической задачей, поскольку требовалавысокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, какупростить эту операцию. Еще в 1701 году в труде Ш. Плюме описывался способнарезки винтов с помощью примитивного суппорта.

Дляэтого к заготовке припаивали отрезок винта в качестве хвостовика. Шаг напаиваемоговинта должен был быть равен шагу того винта, который нужно было нарезать назаготовке. Затем заготовку устанавливали в простейших разъемных деревянныхбабках; передняя бабка поддерживала тело заготовки, а в заднюю вставлялсяприпаянный винт. При вращении винта деревянное гнездо задней бабки сминалось поформе винта и служило гайкой, вследствие чего вся заготовка перемещалась всторону передней бабки. Подача на оборот была такова, что позволяланеподвижному резцу резать винт с требуемым шагом.

Подобногоже рода приспособление было на токарно-винторезном станке 1785 года, которыйбыл непосредственным предшественником станка Модсли. Здесь нарезка резьбы,служившая образцом для изготавливаемого винта, наносилась непосредственно нашпиндель, удерживавший заготовку и приводивший ее во вращение. (Шпинделем называютвращающийся вал токарного станка с устройством для зажима обрабатываемой детали.)Это давало возможность делать нарезку на винтах машинным способом: рабочийприводил во вращение заготовку, которая за счет резьбы шпинделя, точно так жекак и в приспособлении Плюме, начинала поступательно перемещаться относительнонеподвижного резца, который рабочий держал на палке.

Такимобразом, на изделии получалась резьба, точно соответствующая резьбе шпинделя.Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно отсилы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент. В этом заключалосьбольшое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8-10 мм, что позволялонарезать только очень короткие винты.

Винторезныйстанок, сконструированный Модсли, представлял собой значительный шаг вперед.История его изобретения так описывается современниками. В 1794-1795 годахМодсли, еще молодой, но уже весьма опытный механик, работал в мастерской известногоизобретателя Брамы.

ПередБрамой и Модсли стояла задача увеличить число деталей, изготавливаемых настанках. Однако старый токарный станок был для этого неудобен. Начав работу поего усовершенствованию, Модсли в 1794 году снабдил его крестовым суппортом.

Нижняячасть суппорта (салазки) устанавливались на одной раме с задней бабкой станка имогла скользить вдоль ее направляющей. В любом ее месте суппорт мог быть прочнозакреплен при помощи винта. На нижних салазках находились верхние, устроенныеподобным же образом. С помощью них резец, закрепленный винтом в прорези наконце стального бруска, мог перемещаться в поперечном направлении.

Движениесуппорта в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двухходовых винтов. Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жесткоустановив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемойповерхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл. При этом суппортвыполнял функцию руки рабочего, удерживающего резец. В описываемой конструкции,собственно, не было еще ничего нового, но она была необходимым шагом к дальнейшимусовершенствованиям.

Уйдявскоре после своего изобретения от Брамы, Модсли основал собственную мастерскуюи в 1798 году создал более совершенный токарный станок. Этот станок стал важнойвехой в развитии станкостроения, так как он впервые позволил автоматическипроизводить нарезку винтов любой длины и любого шага.

Слабымместом прежнего токарного станка было то, что на нем можно было нарезать толькокороткие винты. Иначе и быть не могло ведь там не было суппорта, рука рабочего должнабыла оставаться неподвижной, а двигалась сама заготовка вместе с шпинделем. Встанке Модсли заготовка оставалась неподвижной, а двигался суппорт с закрепленнымв нем резцом.

Длятого чтобы заставить суппорт перемещаться на нижних салазках вдоль станка,Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовымвинтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собойсалазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовойвинт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезаласьрезьба с тем же шагом, что была на этом винте. Для нарезки винтов с различнымшагом при станке имелся запас ходовых винтов.

Автоматическоенарезание винта на станке происходило следующим образом. Заготовку зажимали иобтачивали до нужных размеров, не включая механической подачи суппорта. Послеэтого соединяли ходовой винт со шпинделем, и винтовая нарезка осуществлялась занесколько проходов резца. Обратный отход суппорта каждый делался вручную послеотключения самоходной подачи. Таким образом, ходовой винт и суппорт полностью заменялируку рабочего. Мало того, они позволяли нарезать резьбу гораздо точнее ибыстрее, чем на прежних станках.

В1800 году Модсли внес замечательное усовершенствование в свой станок – взаменнабора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которыесоединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50).

Насвоем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой изумительной точностью и аккуратностью,что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезалрегулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течениедолгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пятьфутов длины и два дюйма в диаметре с 50-ю витками на каждый дюйм. Резьба былатакой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скоромвремени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространениеи послужил образцом для многих других металлорежущих станков. В 1817 году былсоздан строгальный станок с суппортом, позволивший быстро обрабатывать плоскиеповерхности. В 1818 году Уитни придумал фрезерный станок. В 1839 году появилсякарусельный станок и т.д.

(1683 — 1756)

/>Деятель времени Петра Великого. Русский механик иизобретатель. Учился в Школе математических и навигацких наук в Москве. Около1718 года был послан царем за границу для усовершенствования в токарном искусствеи «приобретения знаний в механике и математике». По указанию Петра I,Нартов вскоре был переведен в Петербург и назначен личным токарем царя вдворцовой токарной мастерской.

Работаяздесь в 1712-1725, Нартов изобрел и построил ряд совершенных и оригинальных покинематической схеме токарных станков (в том числе копировальных), частькоторых была снабжена механическими суппортами. С появлением суппорта решаласьзадача изготовления частей машин строго определенной геометрической формы, задачапроизводства машин машинами.

В1726-1727 и в 1733 Нартов работал при Московском монетном дворе, где создал оригинальныемонетные станки. В том же 1733 году Нартов создал механизм для подъема «Царьколокола». После смерти Петра, Нартову было поручено сделать«триумфальный столп» в честь императора, с изображением всех его«баталий».

Когдав Академию Наук были сданы все токарные принадлежности и предметы Петра, атакже и «триумфальный столп», то, по настоянию начальника академии,барона Корфа, считавшего Нартова единственным человеком, способным окончить«столп», он был переведен в академию «к токарным станкам»,для заведывания учениками токарного и механического дела и слесарями.Петровская токарня, превращенная Нартовым в академические мастерские, послужилабазой для последующих работ М. В. Ломоносова, а затем И. П. Кулибина (особеннов области приборостроения).

В1742 году Нартов принес Сенату жалобу на советника академии Шумахера, с которыму него происходили пререкания по денежному вопросу, а затем добился назначенияследствия над Шумахером, на место которого был определен сам Нартов. В этойдолжности он пробыл только 1,5 года, потому что оказался «ничего крометокарного художества незнающим и самовластным»; он велел запечатать архивакадемической канцелярии, грубо обращался с академиками, и наконец, довел делодо того, что Ломоносов и другие члены стали просить возвращения Шумахера, которыйвновь вступил в управление академией в 1744 году, а Нартов сосредоточил своюдеятельность «на пушечно-артиллерийском деле».

1738-1756,работая в Артиллерийском ведомстве, Нартов создал станки для сверления канала иобточки цапф пушек, оригинальные запалы, оптический прицел; предложил новыеспособы отливки пушек и заделки раковин в канале орудия. В 1741 Нартов изобрелскорострельную батарею из 44 трехфунтовых мортирок. В этой батарее впервые вистории артиллерии был применен винтовой подъемный механизм, который позволялпридавать мортиркам желаемый угол возвышения.

Вобнаруженной рукописи Нартова «Ясное зрелище махин» описывается более20 токарных, токарно-копировальных, токарно-винторезных станков различныхконструкций. Выполненные Нартовым чертежи и технические описаниясвидетельствуют о его больших инженерных познаниях. Он издал также:«Достопамятные повествования и речи Петра Великого» и «Театруммахинарум».

Авторствомногих анекдотов о Петре приписывается Нартову.

MaudslayHenry (1771-1831)

/>Английский механик и промышленник. Создал токарно-винторезныйстанок с механизированным суппортом (1797), механизировал производство винтов,гаек и др. Ранние годы провел в Вулвиче под Лондоном.

В12 лет стал работать набивальщиком патронов в Вулвичском арсенале, а в 18 летон лучший кузнец арсенала и слесарь-механик, в мастерской Дж. Брама — лучшеймастерской Лондона. Позже открыл собственную мастерскую, потом завод в Ламбете.

Создал«Лабораторию Модсли». Дизайнер. Машиностроитель. Создалмеханизированный суппорт токарного станка, собственной конструкции. Придумалоригинальный набор сменных зубчатых колес. Изобрел поперечно-строгальный станокс кривошипно-шатунным механизмом. Создал или усовершенствовал большоеколичество различных металлорежущих станков. Строил для России паровые корабельныймашины.

Интернет-ресурсы:

ühttp://turner.narod.ru/dir1/modsli.htm

ühttp://turner.narod.ru/dir1/nartov.htm

ühttp://www.100top.ru/encyclopedia/article/?articleid=11490

ühttp://savelaleksandr.narod.ru/IZOB/page33.html

ühttp://turner.narod.ru/dir1/histori.htm

Свопросами, пожеланиями и отзывами обращайтесь по адресу: [email protected] 

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Реферат станок токарный
• 
  Реферат происхождение земли
• 
  Происхождение земли реферат
• 
  Реферат развитие выносливости
• 
  Реферат щитовидная железа
• 
  Обмен веществ реферат
• 
  Политические партии реферат
• 
  Реферат деловая этика
• 
  Деловая этика реферат
• 
  Режим дня реферат
• 
  Реферат лирика пушкина