Кто изобрел токарный станок

Современный токарный станок — путь от идеи к реализации

С чего всё начиналось

Вообще-то нечто подобное было известно еще в рабовладельческой Элладе за несколько сотен лет до нашей эры. Принцип получения тел вращения, при котором необходимо вращать заготовку, прикасаясь к её поверхности более прочным и остро заточенным предметом, придумать оказалось легко.

Старинный токарный станок с ножным приводом

Не было и проблем с источником энергии, поскольку здоровых и крепких рабов наличествовало в избытке. В более цивилизованные времена привод такого станка осуществлялся туго натянутой тетивой от лука. Но тут имелось существенное ограничение – скорость оборотов падала по мере раскручивания тетивы, поэтому в Средние века появились модели токарных станков с ножным приводом.

Устройство и принцип работы токарного станка с ЧПУ

Весьма отдалённо они напоминали швейную машинку — потому, что включали в себя традиционный кривошипно-шатунный механизм. Это оказалось весьма позитивным сдвигом: вращающаяся заготовка теперь не имела попутных колебательных движений, заметно усложняя работу мастера, и ухудшая качество обработки.

Вместе с тем к началу XVI века токарный станок по-прежнему имел ряд существенных ограничений:

Токарный станок с канатным ручным приводом от маховика

Держать резец следовало вручную, поэтому при продолжительной обработке металла рука токаря сильно уставала.
Поддерживающий длинные заготовки люнет крепился отдельно от станка, а поэтому его установка и поверка были довольно длительными.
Проблема удаления стружки так и не была решена: требовался подмастерье, который время от времени смахивал стружку с руки мастера.
Не был решён и вопрос равномерного перемещения резца по мере обработки: всё определялось квалификацией и опытом мастера.

Последующие несколько сотен лет были истрачены на конструирование привода вращения подвижного центра станка, в котором крепилась обрабатываемая заготовка. Наиболее удачной оказалась конструкция Жана Бессона, который впервые применил для этих целей водяной привод.

Станок оказался довольно громоздким, но именно на нём впервые была нарезана резьба. Произошло это в середине XVI века, а уже через несколько лет механик Петра I Андрей Нартов изобрёл механизированный станок, на котором можно было нарезать резьбу с изменяемой скоростью вращения подвижного центра. Характерной особенностью станка Нартова оказалось также наличие сменного блока шестерён.

Кто же изобрёл суппорт?

Станок токарно-винторезный. Суппорт

Суппорт – ключевой узел современного токарного станка, всё остальное могло в той или иной степени быть заимствовано из других механизмов. Вместе с тем имея приспособление для точного перемещения металлорежущего инструмента вдоль обрабатываемой поверхности, причём по всем трём координатам, можно было бы говорить о полнофункциональном станке для производства токарных работ. Но, как и в большинстве других случаев из истории техники, единоличное авторство в изобретении суппорта установить невозможно.

Что говорит о приоритете Андрея Нартова?

Большой токарно-копировальный станок, построенный Нартовым в 1718-1729 годах

В копировальном станке Нартова самоходный суппорт появился в 1712 году, в то время как Генри Модсли представил свой вариант только в 1797 году.
Совместное перемещение копира и суппорта в варианте станка Нартова впервые производилась при помощи одного механизма – ходового винта.
Изменение скорости поперечной подачи технически обеспечивалось разным шагом резьбы на ходовом винте.

Термин «суппорт» (от французского слова support – поддерживаю) впервые ввёл в обиход Шарль Плюме, а уже станок, построенный его соотечественником Жаном Вокансоном, практически походил на тот, с которым ныне работают все токари.

У этого механизма появились точные для своего времени V-образные направляющие, а суппорт имел возможность перемещаться не только в поперечном, но и в продольном направлениях. Тем не менее, здесь тоже не всё было в порядке – в частности, отсутствовал патрон, где закреплялась бы обрабатываемая заготовка.

Это существенно суживало технологические возможности оборудования: например, была невозможной токарная обработка заготовок, которые имели разную длину. Да и вообще выполнять какие-либо другие операции, кроме нарезки резьбы на винтах, болтах и пр.

И тут на исторической сцене появляется Генри Модсли.

Универсальный токарный станок – время пришло

Во многих отраслях человеческой созидательной деятельности пальма первенства достаётся тому, кто не столько изобрёл нечто, но ещё и смог при этом аналитически верно обобщить опыт предыдущих поколений. Генри Модсли – не исключение.

Токарный станок Г. Модсли 1798 г

Нет оснований утверждать, что Модсли примитивно украл схему суппорта у Андрея Нартова. Да, во времена Петра I не особо приветствовались связи с Англией, но зато крепкими были взаимоотношения с Голландией. Но учитывая то, что голландцы, в свою очередь, часто принимали у себя английских предпринимателей и просто мастеров, вполне вероятно, что об изобретении Нартова очень скоро стало известно и на берегах туманного Альбиона (хотя Модсли и сам мог узнать о станке Нартова, поскольку в те годы занимался строительством паровых машин для России).

Величие Генри Модсли в другом – он представил на суд заинтересованных лиц (а в Англии к тому времени промышленная революция шла полным ходом) концепцию первого, по-настоящему универсального станка для выполнения различных токарных операций. Оборудования, в котором органично были решены все проблемы токарного способа обработки изделий.

Токарные станки Генри Модсли Первый суппорт у Модсли имел крестообразную конструкцию: для перемещения по направляющим имелись два ходовых винта. Но в 1787 году Модсли кардинально изменил порядок движений инструмента и заготовки: последняя оставалась неподвижно закреплённой, а вдоль её образующей теперь скользил суппорт. Для реализации этого изменения Модсли соединил один из ходовых винтов суппорта с передней бабкой при помощи зубчатой передачи (тот нюанс, до которого не додумался Нартов). В результате нарезание резьбы стало выполняться автоматически, а вручную производился лишь отвод суппорта после обработки детали.

Добавив позже в станок комплект сменных зубчатых колёс, Модсли добился того, что теперь присуще любому токарному станку – универсальности и технологического удобства работы.

Видео: Управление токарным станком

История развития токарного станка

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Череповецкий Государственный Университет

Институт Педагогики и Психологии

кафедра: профессионального образования

Доклад по дисциплине:

История развития науки, техники и технологий:

«История развития токарного станка».

Выполнила

студентка

группы 4ПО-41

Никифорова Т.В.

Проверил доцент:

Златоустов В. Д.

Череповец 2007

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.

mirznanii.com

История изобретения токарного станка и токарного дела

История относит изобретение токарного станка и само начало токарного дела к тем давним временам, когда станок представлял собой два соосно 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.

Несколько позднее станок получил некоторую модификацию. Теперь для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой, провисающей тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю. При соответствующем движении лука, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, затем в другую сторону.Время идет, и в 14—15 вв. получают распространение токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа — упругой жерди, консольно закрепленной над станком, к концу которой крепилась бечевка, обернутая на один оборот вокруг заготовки и нижним концом прикрепленная 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 вновь делала обороты, но в другую сторону.С 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив таким образом привод, аналогичный известному нам ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила, вместо колебательного движения, вращение в одну сторону в течение всего процесса точения.К 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 (токарные работы), представляющие собой тела вращения, — вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был крайне маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металла оказывалась низкопродуктивной. Необходимо было заменить участие руки рабочего специальным механизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем.

Только появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом революционизирующее воздействие на развитие техники. С середины 14 в. водяные приводы стали применяться в металлообработке.В середине 16 в. Жак Бессон (умер в 1569 г.) изобрел токарный станокдля нарезки цилиндрических и конических винтов.В начале 18 в. Андрей Константинович Нартов (1693— 1756), механик Петра I, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезныйстанок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Но чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, нужно вернуться к эволюции токарного станка.В 17 в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось вдвижение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, однако резец, как и раньше, держал в руке токарь.В начале 18 в. токарные станки чаще используют уже для резания металлов, а не дерева, и потому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности становится все более актуальной. И вот, впервые, проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А. К. Нартова — в 1712 г.К самой идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Особенно настоятельно она заявила о себе 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 — на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником, вручную. Получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно, не говоря уже о трудоемкости самого процесса. А. К. 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, что обеспечивало автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Правда, поперечной подачи еще не существовало, вместо нее было введено качание системы «копир-заготовка».Работы над созданием суппорта продолжались. Свою модель предложили, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модели. Но А. К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи.Вообще, нарезка винтов долго оставалась технически сложным делом, поскольку требовала высокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, как упростить эту операцию. Еще в 1701 г. 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 следовало нарезать на заготовке. 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 рода приспособление существовало и на токарно-винторезном станке 1785 г., непосредственном предшественнике станка Модели. 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, и она за счет резьбы шпинделя, точно так же, как и в приспособлении Ш. Плюме, начинала поступательно перемещаться относительно неподвижного резца, который рабочий держал на палке. В итоге на изделии получалась резьба, полностью соответствующая резьбе шпинделя. Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно от силы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент, в чем заключалось большое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8— 10 мм, что разрешало нарезать только очень короткие винты.

www.vitaer.com.ua

История появления токарного станка

История появления первого токарного станка взяла свое начало в Древнем Египте. В те времена оборудование приводилось в действие специальным веревочным приспособлением, которое напоминало лук. Оно называлось лучковым. На тетиву надевали болванку, а при распрямлении она делала несколько оборотов.

Лучковый токарный станок был очень популярным в Древнем Риме, Китае, Греции и Индии. Хотя об обработке таким станком металлов не могло быть и речи, в основном он предназначался для обработки дерева, кости или камня.

В 18 веке достаточно большое развитие получила развитие отрасль машиностроения. Тогда знаменитый русский механик Андрей Нартов изобрел первый токарный станок, в котором резец зажимался в специальном приспособлении, оно называлось суппорт.

Далее станки с механическим суппортом распространились по всей территории Англии, а затем в Европе и Америке. На таком токарном станке без труда можно было обрабатывать небольшие металлические детали с высокой точностью.

История токарного станка продолжается и по сей день. В прошлом веке было разработано множество различных видов токарных станков. Сейчас процветает преимущественно автоматизация производства, а ученые дальше работают над усовершенствованием токарных станков.

www.mifinarodov.com

Смотрите также

Станок по производству саморезов
Ленточнопильные станки по металлу
Станок для производства кирпича лего
Токарный станок для домашней мастерской
Ремонт фрезерных станков
5Н428 станок трубоотрезной
Фрезерно центровальный станок 2г942 характеристики
Кто изобрел печатный станок
Приводной инструмент для токарных станков с чпу
Шпиндель для фрезерного станка с чпу своими руками
Станок плоскошлифовальный с круглым столом