Кто изобрел токарно винторезный станок

Тока́рный стано́к — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют черновое и чистовое точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам.

Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.

Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины.

Самые распространённые токарные станки в советское время — 1К62 и 16К20.

Содержание

История создания [ править | править код ]

Токарный станок — древний инструмент. Самое раннее свидетельство о токарном станке восходит к Древнему Египту около 1300 года до нашей эры [1] . Есть также незначительные доказательства его существования в микенской цивилизации, начиная с 13-го или 14-го века до нашей эры [2] .

Четкие свидетельства изготовленных на станке артефактов были обнаружены в 6 веке до нашей эры: фрагменты деревянной чаши в этрусской гробнице в Северной Италии, а также две плоские деревянные тарелки с декоративными изготовленными на станке ободами в современной Турции [3] .

В период враждующих государств в Китае, около 400 г. до н. э., древние китайцы использовали токарные станки для заточки инструментов и оружия в промышленных масштабах [4] .

Первая известная картина, на которой изображен токарный станок, датируется 3 веком до нашей эры в Древнем Египте [5] .

Токарный станок был очень важен для промышленной революции. Он известно как «мать станков», поскольку это был первый станок, который привел к изобретению других станков [6] .

В 1717 году «придворный токарь Его Величества Император Петра Великого» Андрей Константинович Нартов впервые изобрёл токарно-винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колёс [7] . В токарных станках той эпохи резец зажимался в особом держателе, который перемещали вручную, прижимая к обрабатываемому предмету. Качество зависело только от точности рук мастера, тем более, что в то время токарные станки уже применялись для обработки металлических, а не деревянных изделий. Нарезать резьбу на болты, наносить сложные узоры на обрабатываемый предмет, изготовить зубчатые колеса с мелкими зубчиками мог только очень искусный мастер. В своем станке Нартов не просто закрепил резец, но и применил следующую 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. Станок позволял вытачивать сложнейшие рисунки почти на любых поверхностях. Как это ни парадоксально, невзирая на все дальнейшие усовершенствования придуманного Нартовым механизированного суппорта, принцип его действия остался таким же и в наше время [8] . Первые токарные станки Нартова хранятся в коллекции Эрмитажа, как шедевры инженерного искусства XVIII в [9] .

Первый полностью задокументированный токарный цельнометаллический токарный станок был изобретен Жаком де Вокансоном около 1751 года. Он был описан в «Энциклопедии».

Важным ранним токарным станком в Великобритании был горизонтальный сверлильный станок, который был установлен в 1772 году в Королевском Арсенале [en] в Вулвиче. Он работал на лошадиной тяге и позволял производить гораздо более точные и мощные пушки, которые с успехом использовались в американской войне за независимость в конце 18-го века. Одной из ключевых характеристик этого станка было то, что заготовка вращалась в противоположность инструменту, что делало её технически токарным станком. Генри Модслей, который позже много совершенствовал токарные станки, работал в Королевском Арсенале с 1783 года [10] . Подробное описание токарного станка Вокансона было опубликовано за десятилетия до того, как Модслей усовершенствовал свою версию. Вполне вероятно, что Модсли не знал о работе Вокансона, поскольку в его первых версиях упора для скольжения было много ошибок, которых не было в токарном станке Вокансона.

Во время промышленной революции механизированная энергия, генерируемая водяными колесами или паровыми двигателями, передавалась на токарный станок посредством линейного вала, что позволяло быстрее и легче работать. Металлообрабатывающие токарные станки превратились в более тяжелые станки с более толстыми и жесткими деталями. Между концом 19 и серединой 20 веков отдельные электродвигатели на каждом токарном станке заменили линейный вал в качестве источника энергии. Начиная с 1950-х годов сервомеханизмы применялись для управления токарными станками и другими станками с помощью числового управления, которое часто сочеталось с компьютерами для создания числового программного управления (ЧПУ). Сегодня в обрабатывающей промышленности сосуществуют токарные станки с ручным управлением и ЧПУ.

Виды токарных станков [ править | править код ]

Доступны различные формы токарных станков в разных форматах и спецификациях. Есть деревообрабатывающие токарные станки, металлообрабатывающие станки и машины, используемые для декоративного точения, обработка стекла и алмазная обработка. Существуют легкие токарные станки, которые полезны для мягких работ, например, в мини-инструментальных комнатах или для практических применений или демонстраций. Существуют мощные токарные станки, используемые для массового производства на электростанциях, сталелитейных и бумажных фабриках, судостроительной и автомобильной промышленности, горнодобывающей промышленности, текстильной промышленности.

В начале XVIII века Андрей Нартов — механик Петра первого, изобретает токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес.

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.

Генри Модсли в 1794 г. создал вариант универсального токарного станка. В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня.

Генри Модсли
Henry Maudslay
Дата рождения	22 августа1771 ( 1771-08-22 ) [1]
Место рождения	Вулидж , Большой Лондон , Англия , Великобритания[2]
Дата смерти	14 февраля1831 ( 1831-02-14 ) [1] (59 лет)
Место смерти	Великобритания
Страна	Великобритания
Научная сфера	механик, изобретатель
Медиафайлы на Викискладе

Ге́нри Мо́дсли (англ. Henry Maudslay ; 22 августа 1771 года — 14 февраля 1831 года) — британский изобретатель инструментов, штампов и станков, считается одним из создателей токарно-винторезного станка.

Биография [ править | править код ]

Отец Модсли, которого также звали Генри, работал армейским мастером по ремонту колёс и кузовов карет. После ранения в бою он стал кладовщиком в Королевском арсенале (англ.) русск. , расположенном в Вулидже, южном районе Лондона, предприятии, производившем вооружение, боеприпасы и взрывчатые вещества, а также проводившем научные исследования для британских вооружённых сил. Там он женился на молодой вдове, Маргарет Лонди. У них было семь детей, среди которых молодой Генри был пятым ребёнком. В 1780 году отец Генри умер. Как и многие дети той эпохи, Генри с раннего возраста начал работать на производстве, в возрасте 12 лет он был «порошковой обезьяной», то есть одним из мальчиков, нанятых для засыпки патронов в Вулиджском арсенале. Два года спустя он был переведён в столярную мастерскую, снабжённую штамповочным кузнечным прессом, где в возрасте пятнадцати лет начал обучаться кузнечному ремеслу.

В 1789 Модсли начал работать в лон­дон­ской ме­ха­нической мас­тер­ской Джозефа Бра­мы. В 1794 году Модсли изо­брёл кре­сто­вый суп­порт к то­кар­но­му стан­ку, с помощью которого можно было ав­то­ма­ти­че­ски вы­та­чи­вать вин­ты и бол­ты с лю­бой на­рез­кой. В 1797 он создал то­кар­но-вин­то­рез­ный ста­нок с суп­пор­том (ме­ха­ни­зи­ро­ван­ным на ос­но­ве вин­то­вой пары) и на­бо­ром зуб­ча­тых ко­лёс.

В 1800 году Модсли разработал первый промышленный металлорежущий станок, позволявший стандартизировать размеры резьбы. Благодаря этому изобретению стало возможным внедрить концепцию взаимозаменяемости, чтобы применять на практике гайки и болты. До него резьбу, как правило, набивали квалифицированные работники очень примитивным способом — размечали на заготовке болта канавку, а потом прорезали её, используя зубило, напильник и различные другие инструменты, из-за чего гайки и болты получались нестандартной формы и размера, и гайка подходила только к тому болту, для которого была изготовлена. Гайки применялись редко, металлические винты применялись в основном при работах по дереву, для соединения отдельных блоков. Металлические болты, проходившие через обрамление древесины, для крепежа с другой стороны заклинивались, или на край болта надевалась металлическая шайба, и конец болта развальцовывался. Модсли для использования в своей мастерской стандартизировал процесс изготовления резьбы и выпустил наборы метчиков и плашек, таким образом, любой болт подходил к любой гайке того же размера, что и он сам. Это было большим шагом вперёд в техническом прогрессе и производстве оборудования [3] .

В 1810 году Модсли осно­вал ма­ши­но­стро­ительный за­вод, а в 1815 году соз­дал ста­ноч­ную ли­нию по про­изводств ка­нат­ных бло­ков для кораблей.

Модсли впервые создал микрометр с точностью измерения до одной десятитысячной доли дюйма (0.0001 в ≈ 3 мкм) [4] . Он назвал его «лордом-канцлером», поскольку им пользовались, чтобы уладить любые вопросы относительно точности измерения деталей в его мастерских.

Он так­же изо­брёл ма­ши­ну для пробивки от­вер­стий в лис­тах ко­тель­но­го же­ле­за, скон­ст­руи­ро­вал проходческий щит для постройки тон­не­ля под Тем­зой в Лон­до­не.

В преклонном возрасте Модсли стал проявлять интерес к астрономии и начал строить телескоп. Он намеревался купить дом в одном из районов Лондона и построить частную обсерваторию, но заболел и умер прежде, чем смог осуществить свой план. В январе 1831 года, возвращаясь из Франции от своего друга, во время пересечения Ла-Манша он простудился. После четырёх недель болезни, 14 февраля 1831, он умер. Его похоронили на приходском кладбище церкви св. Марии Магдалины ( англ. ) в Вулидже (Южный Лондон), где по его проекту был воздвигнут чугунный мемориал семьи Модсли, отлитый на заводе в Ламбете. В дальнейшем на этом кладбище похоронили ещё 14 членов его семьи.

В мастерской Генри обучались многие выдающиеся инженеры, в том числе Ричард Робертс ( англ. ) , Дэвид Нейпир, Джозеф Клемент ( англ. ) , сэр Джозеф Витуорт, Джеймс Несмит (изобретатель парового молота), Джошуа Филд ( англ. ) и Уильям Мьюир.

Генри Модсли внёс свой вклад в развитие машиностроения, когда оно ещё только зарождалось, основное его новаторство было в создании станков, которые потом будут использоваться в технических мастерских по всему миру.

Компания Модсли была одной из самых важных британских инженерных компаний девятнадцатого века и просуществовала до 1904 года.