Первый токарный станок: кто изобрел, история создания и производства

кто изобрел, история создания и производства

Прообразом вращения детали на токарном станке послужило простое устройство для добычи огня и просверливания с помощью песка, деревянной палочкой в камне дырочки под рукоятку. За XXVII веков эти примитивные механизмы дошли до уровня станков с ЧПУ.

Содержание:

• 1 История создания первого станка в мире
  • 1.1 Первые упоминания
  • 1.2 Ученые изобретатели, кто изобрел?
  • 1.3 Устройство первых моделей
  • 1.4 Управление
  • 1.5 Металлические детали
  • 1.6 Датчики положения
  • 1.7 Приводные механизмы
  • 1.8 Габариты и вес
• 2 Какие особенности были у ранних моделей?

История создания первого станка в мире

История появления и развития токарного станка берет свое начало в 650 г до н. э. Это документально подтверждает гравюра, найденная археологами. На ней изображены люди в хитонах, наблюдающие за работой мастера Федора на ножном токарном станке. Деталь закреплялась между 2 центрами и приводилась в движение рычагом.

Заготовка в таком станке вращалась попеременно на несколько оборотов к инструменту, затем обратно, от него. Резец держали в руках. Усилие при резании было слабым, точность низкая. На таком станке могли обрабатывать:

• дерево;
• рог;
• кость;
• цветные металлы;
• бронзу.

Историки нашли украшения, сделанные на аналогичном оборудовании.

Справка! Времени на изготовление самого простого изделия затрачивалось много, половина его уходила на обратное вращение. Но по сравнению с ручной обработкой технология была высокопроизводительной и отличалась высокой точностью создания круглой поверхности.

Первые упоминания

Первые изображения токарных станков нашли в древнем Египте. На фресках хорошо видно лучковый механизм привода. Тетиву обвивали вокруг зажатой в центре детали с одного конца, и натягивали на лук. Раб двигал приспособление вперед и назад, вращая деревянную заготовку то в одну, то в другую сторону. Мастер сидит на полу и направляет инструмент.

Со временем на египетских лучковых токарных станках появилась продольная линейка. Она имела деления и на нее опирался резец при работе. Теперь можно было создавать относительно одинаковые детали, например ножки для столов, колонны.

Со временем появились токарные станки с ножным приводом. Они работали, как и лучковые, но можно было обойтись без раба. Использовалась сила упругости живой ветки дерева. Один конец веревки, обмотанной вокруг детали, висел петлей внизу, второй привязывался к ветке на дереве. Мастер вставлял ногу в петлю, нажимал вниз. Деталь делала несколько оборотов в одну сторону. Затем он отпускал веревку, ветка выпрямлялась и вращала конструкцию в обратном направлении.

На рисунке 1400 года деревянный станок установлен в помещении и имеет подвижные бабки для работы с заготовками разной длины. В 1518 году был изготовлен станок императора Максимилиана. Он имел металлические центры и подвижный люнет, перемещающиеся по направляющим. Все корпусные детали были покрыты узорами, имитирующими старинные башни, замки. Ручки сделаны в виде воинов.

Справка! Первые станки с непрерывным вращением в одну сторону описаны в Книге Соломона в 1615 году. Подручный вращал ручку большого колеса, соединенного ременной передачей со шкивом на станке. На таких станках обрабатывали не только поверхность, но и торцы детали, делали расточку.

Ученые изобретатели, кто изобрел?

До нашего времени сохранились чертежи токарных станков и отдельных узлов, разработанные Леонардо да Винчи. Но ни один агрегат не был построен по ним. Примерно в 1570 году Карл IV, будучи французским королем, поручил Жаку Бессону создать токарный станок для нарезания резьбы. Он установил третью бабку, которая держала резец и отводила его при обратном вращении.

К ученым-изобретателям токарного станка относятся:

• Андрей Константинович Нартов, механик Петра 1, механизировал нарезку резьбы.
• Алексей Супонини и Павел Захава – тульские механики усовершенствовали конструкцию суппорта.
• Француз Ж Вокансон создал прообраз универсального станка на мощной станине с металлическими узлами.
• Англичанин Д Рамедон спроектировал 2 вида станков, нарезающих резьбы.
• Французский механик Сено создал оборудование для нарезки винтов.
• Мондсли построил универсальный токарный станок, ставший со временем базовой моделью.
• Д Клемент установил ходовой винт в передней части станины и протянул его через фартук.
• Д Виворт автор автоматической поперечной подачи.
• Американец Фитч разработал и построил револьверный станок.
• К Випиль и Т Слоан создали деревообрабатывающие автоматы.
• Хр Спенсер построил первый универсальный автомат.

Генри Мондсли усовершенствовал суппорт, автоматизировал нарезку резьбы, и первым поднял вопрос об унификации некоторых деталей. Он разработал основные типоразмеры и стандартизировал резьбы.

Идею Мондсли подхватили американцы, и вскоре стали изготавливать стандартизированные детали. Это позволило им запустить конвейеры, в разы повысить производительность труда, сократив большую часть рабочих.

Читайте также: токарный станок 16Б16К описание технические характеристики

Важно!

До открытия Нартова для нарезки резьбы на вал наматывали полоску бумаги по ширине равную шагу. Затем острым инструментом намечали винтовую линию в зазоре между полосками. После этого вручную напильниками вытачивали резьбу.

Устройство первых моделей

Первыми моделями, которые можно с уверенностью назвать токарными станками, были конструкции с канатно-ручным приводом и станок, описанный в 1671 году Шерюбеном. Он имел ножной привод и коленвал, благодаря которому вращение было в одну сторону. Ступенчато-шкивный привод позволял изменять частоту вращения детали.

С появлением водяного колеса станки перевели на механический привод. Через цех тянулся длинный вал с большим количеством шкивов. Каждый станок соединялся с ведущим валом ременной передачей.

Управление

После внедрения в 1712 году изобретения Нартова – самоходного суппорта, была решена проблема крепления и перемещения инструмента. Теперь вращение детали включалось и регулировалось перекидывание ремня на шкив нужного диаметра.

Продольное перемещение суппорта осуществлялось от винта, связанного с приводом. Шаг подачи регулировался копировальным пальцем. Он регулировал соотношение шага и подачи суппорта. Затем было изобретение Вокансона и суппорт получил механическую поперечную передачу и одновременно мог управляться вручную.

Начиная с 1800 года, токарные станки имеют все узлы современного оборудования и блоки управления. Крутящий момент передается от привода через ременную передачу. Жесткую зависимость продольных и поперечных подач от скорости вращения обеспечивают зубчатые зацепления. На суппорте появились рукоятки для переключения на разные режимы резания.

Читайте также: токарный станок ТНП-111 настольного типа технические характеристики

Металлические детали

Первые металлические детали на токарном станке появились на модели императора Максимилиана в 1518 году. Это были вращающиеся центра, в которых зажималась заготовка. Нартов в 1712 году создал станок для нарезания резьбы. В нем крутящий момент передавался через зубчатые шестерни и винтовой вал. Все детали были железными.

Первый полностью металлический станок был изготовлен Вокансоном в 1751 году. Французский механик относился к своему изобретению как к инструменту и убрал все декоративные украшения, оставив только функциональные узлы и детали. Его станок выглядел просто, имел массивную чугунную станину и мог выдерживать большие нагрузки при обработке металла.

Начиная с этого времени на станинах появились направляющие для суппорта и задней бабки. Станки стали изготавливать из стальных и чугунных деталей. Модели имели все узлы современного токарного оборудования.

Датчики положения

Первыми датчиками положения были копировальные пальцы. Они скользили по винту и задавали продольное и поперечное перемещение. Возможность переместить заднюю бабку позволила устанавливать детали разной длины и даже обрабатывать широкие заготовки с торца.

Когда перемещение суппорта и задней бабки стало происходить по направляющим, появились линейки с делениями, определяющими положение резца. Изготовление точных резьбы дало начало созданию лимбов. Теперь можно было уверено сказать, насколько сместится суппорт и резцедержка за полный оборот, и на какой угол следует повернуть ручку для смещения на 1 мм.

Приводные механизмы

Привод токарного станка прошел несколько этапов эволюции:

• ручной и ножной с возвратным вращением;
• ручное вращение в одну сторону;
• движение от водяного колеса;
• паровой привод;
• электродвигатель.

С 1837 по 1842 год Роберт Дэвидсон конструировал электроприводы, в том числе и для токарных станков. Асинхронный трехфазны двигатель был изобретен Доливо-Добровольским в 1891 году. Но только после революции 1917 года его стали устанавливать на токарные станки и другое оборудование.

Габариты и вес

На первых станках обрабатывались детали диаметром до 200 мм и длиной до 1200 мм. Вес деревянного оборудования составлял 50–100 кг. Простейшие токарные настольные станки весят в сборе 70–120 кг. На них обрабатываются металлические заготовки весом 12–35 кг. Промышленное токарное оборудование весит от 1,2 тонны. На него устанавливают металлические детали от 200 мм диаметром и длиной 800–3000 мм.

Какие особенности были у ранних моделей?

Ранние модели имели общий для всех привод. Вращение передавалось через ременные передачи. Количество оборотов заготовки невозможно было выставить точно. Продольное и поперечное перемещение суппорта зависело от числа оборотов вала и регулировалось перестановкой шестерен в коробке подач. Скорость вращения шпинделя выставлялась перебрасыванием ремня на шкив нужного диаметра.

Точность поперечной и продольной подачи инструмента составляла 0,1 мм – погрешность ручного перемещения по лимбу. Невозможно было автоматизировать процесс обработки на ранних моделях и изготавливать большие партии деталей с высокой точностью соответствия.

Токарный станок имеет многовековую историю. Она отражает технический уровень развития народов, их стремление к упрощению изготовления деталей и создание красивых вещей правильной формы.

История изобретения токарного станка | Великие открытия человечества

Согласно дошедших до нас сведений токарный станок был изобретен примерно в середине седьмого столетия до нашей эры. Между двумя соосно установленными центрами зажималась заготовка из кости или дерева. Подмастерье вращал заготовку, а мастер прижимал резец к заготовке в нужном месте и снимал стружку, пока заготовка не приобретала требуемую форму. Позже заготовку приводили в движение с помощью лука с провисающей тетивой. Ее оборачивали петлей вокруг заготовки. Когда лук начинали двигать, словно пилу при распилке бревен, заготовка начинала вращаться вокруг своей оси то в одну, то в другую сторону. В XIV — XV веках получили распространение токарные станки, имевшие ножной привод. Упругая жердь (очеп) крепилась консольно над станком. На конец жерди крепили бечевку, обернутую на один оборот вокруг заготовки. Нижний конец бечевки крепили к педали. Когда на педаль нажимали, натягивалась бечевка и заготовка делала 1-2 оборота, а жердь сгибалась. Если педаль отпускали, жердь выпрямлялась и подтягивала бечевку вверх, заготовка совершала 1-2 оборота, но в другую сторону.

Древний токарный станок

К 1430 году очеп заменили механизмом, состоящим их педали, кривошипа и шатуна. Получился привод, аналогичный ножному приводу в швейной машинке XX-го столетия. Теперь заготовка в течение всего процесса не совершала колебательного движения, как раньше, а вращалась в одну сторону. В 1500 г. на станке уже были стальные центры и люнет, позволившие обрабатывать достаточно сложные детали. Однако маломощный привод и недостаточная сила в руке рабочего делали обработку металла малоэффективной. Появление водяных приводов оказало большое влияние на повышение эффективности в металлообработке. В середине XVI века был изобретен токарный станок для нарезки конических и цилиндрических винтов. Его изобрел Жак Бессон.

Со временем токарные станки стали часто использовать для нарезки металлов, а не дерева. Возникла необходимость в жестком креплении резца и механизированного передвижения его по обрабатываемой поверхности. Проблема самоходного суппорта разрешилась с изобретением А. К. Нартовым в 1712 году токарно-копировального станка. Во второй половине XVIII века значительно расширилась сфера использования металлорежущих станков, начались усиленные поиски универсального токарного станка. Проблема механизированного передвижения резца стала особенно острой, когда приходилось нарезать резьбу, изготавливать зубчатые колеса, наносить на предметы роскоши сложные узоры. А. К. Нартов успешно решил вопрос механизации операции. Копировальный палец и суппорт двигались благодаря одному ходовому винту, но шаг нарезки под копиром и резцом были разные. Соответственно была решена проблема автоматического передвижения суппорта вдоль оси заготовки. Поперечная подача пока отсутствовала, ее заменило качание системы «копир-заготовка».

Токарный станок

Над созданием совершенного суппорта трудились многие изобретатели, наиболее удачную конструкцию изобрел англичанин Г. Модсли. В 1798 году он улучшил конструкцию суппорта и изобрел универсальный токарный станок. В 1800 году станок был усовершенствован и создан новый вариант, включавший все детали, имеющиеся на токарно-винторезных станках и сегодня. Модсли впервые применил стандартизацию резьб на гайках и винтах и стал выпускать наборы плашек и метчиков для нарезания резьбы. Ученик изобретателя Р. Робертс установил ходовой винт перед станиной, на переднюю панель станка вынес ручки управления, добавил зубчатый перебор, улучшив тем самым токарный станок. Еще один сотрудник Модсли — Клемент изобрел лоботокарный станок, позволивший обрабатывать детали с большим диаметром. Д. Витворт изобрел в 1835 г. в поперечном направлении автоматическую подачу, связанную с механизмом продольной подачи. На этом принципиальное совершенствование токарного станка было завершено. Наступил период автоматизации токарных станков.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Токарный станок, мать всех инструментов

Токарный станок настолько незаменим и вездесущ, что без него трудно представить современный магазин. Так получилось просто потому, что это так просто. Хотя может показаться, что это не так, несмотря на всю проводку и шестерни современного токарного станка с ЧПУ, но в принципе токарный станок по-прежнему остается самым простым и понятным из всех станков. Однако эта прямолинейность придает ему уникальную универсальность, и фактически токарный станок — единственная машина, которая может полностью собрать себя.

Что ж, возможно, вам придется немного помочь.

Таким образом, неудивительно, что первым изобретенным станком был токарный станок. Но как далеко это было? Промышленная революция? Ренессанс? Даже сотни лет назад?

Нет. Не сотни — попробуйте тысячи.

Древний мир

Первый токарный станок был изобретен более трех тысяч лет назад в 1300 г. до н.э. в Древнем Египте. Это была одна из первых записанных машин, созданных человечеством, и, как любая ранняя машина, она была поразительно проста. Устройство использовало простой ремень для вращения установки, и для этого требовался второй оператор.

Этот простой станок распространился повсюду в древнем мире, особенно в Ассирии и Греции, популярен почти по той же причине, что и современный токарный станок. Римляне продолжали вводить новшества, добавив токарную дугу, инструмент, который позволял пользователю токарного станка выполнять токарную обработку самостоятельно, хотя это происходило за счет мощности и точности по сравнению с ремешком для двух человек.

Средневековье

Время шло, а вместе с ним и токарный станок. Рим пал, Европа была расколота, и из этих феодальных королевств возникло следующее крупное нововведение в токарной технологии: полюсный токарный станок. Хотя этот новый токарный станок был не намного сложнее, он приводился в действие педалью, что освобождало руки рабочего. Эта разновидность токарных станков или их варианты были настолько полезной технологией, что они регулярно использовались до начала 20 века.

И доиндустриальные инновации не остановились на этом, так как стремительный поток прогресса никогда не позволял токарному станку отставать. В 1700-х годах в Англии был разработан токарный станок, приводимый в движение лошадьми, что позволило им производить высококачественные пушки для Войны за независимость. Однако для всех этих нововведений эти токарные станки были ограничены. Однако ни один из них не может быть слишком сложным, слишком большим, слишком мощным, поскольку человек (или лошадь) не может обеспечить столько силы.

Промышленная революция

В 1800-х годах началась промышленная революция, принесшая с собой паровой двигатель. Только после изобретения паровой машины мы увидели то, что действительно можно было считать «современным» токарным станком. Модернизированный токарный станок также не мог появиться достаточно быстро, так как революция также принесла с собой массовое увеличение производства поездов, автомобилей и кораблей, а также множества других обрабатывающих инструментов, все из которых требовали использования токарный станок производить. Новые токарные станки были экспоненциально более мощными, универсальными и эффективными, что сделало их одним из краеугольных камней промышленной революции.

Эти инструменты мало чем отличались от ручных токарных станков, которые до сих пор можно найти в магазинах. Тем не менее, это был далеко не конец инноваций для постоянно меняющегося станка, и серьезные изменения все еще были не за горами.

Эпоха современности

Так же, как инновации в 19-м веке были обусловлены паром и индустриализацией, конец 20-го и 21-й века были определены прогрессом в области компьютерных технологий, и промышленная арена не является исключением. В 19В 50-х годах был создан токарный станок с ЧПУ, технология, которая позволила машинистам предварительно запрограммировать спецификации, сделав первый токарный станок полностью автоматизированным. Хотя они все еще не заменяют человеческие руки в каждой работе, токарные станки с ЧПУ стали настолько полезными, что теперь они значительно превосходят по количеству своих ручных аналогов в вашей средней мастерской.

За прошедшие годы токарному станку требовалось не 2 оператора, а ни одного, но на протяжении всего этого чудесного станка приводилась в движение одна и та же базовая технология, изобретенная на заре цивилизации. Если вы хотите узнать больше о современном токарном станке, вы можете узнать больше о технологии, лежащей в основе токарных станков с ЧПУ, или узнать о распространенных проблемах при поиске подержанного токарного станка с ЧПУ. Хотя у нас нет ничего с ножным насосом, если вы заинтересованы в покупке подержанного токарного станка с ЧПУ, у MMI есть широкий выбор для покупки.

Когда был изобретен токарно-карусельный станок?

Главная > Блог > Без рубрики > Когда был изобретен токарный станок по металлу?

Зайдите в современный механический цех, и вы легко будете ошеломлены количеством выставленных передовых технологий. Станки с ЧПУ, использующие компьютеры и g-код для выполнения сложных операций резки на 5-осевых станках, или электронно-разрядные станки (EDM), использующие электричество для резки металлических деталей.

Несмотря на все передовые технологии, все представленные процессы обработки основаны на гораздо более старых принципах. История токарного станка, одного из самых значительных станков, является хорошим примером.

Ранние токарные станки: от дерева к металлу

Механическая обработка — это процесс, при котором кусок сырья режется и ему придается желаемая форма. Большинство станков полагаются на субтрактивную обработку, удаление материала путем резки или шлифования. Станки различных видов использовались веками или даже дольше.

Токарный станок по металлу — одна из таких машин. Свидетельства существования самых ранних токарных станков происходят из Египта, где в прядении металла участвовали два человека и веретено с намотанной веревкой. Сохранились только графические свидетельства, оставившие множество предположений о том, как работали самые ранние токарные станки.

В последующие века во многих культурах использовались разновидности металлического прядения, хотя до позднего средневековья не было непрерывного движения веретена. Это означало, что резка не была непрерывной; он запускался, останавливался и сбрасывался по мере вращения заготовки.

Самые старые современные токарные станки использовались для обработки дерева и, вероятно, появились во Франции в 1500-х годах. Эти токарные станки были непрерывного действия, так как стали использоваться ножные педали. Процесс токарной обработки стал известен как «токарная обработка». Точение на токарном станке дало некоторые важные преимущества; вращение позволяло удалять материал равномерно. Ранние токарные станки приводились в действие ножной педалью или рукояткой, и оператор токаря мог контролировать, сколько материала удалялось, увеличивая или уменьшая скорость вращения.

С помощью токарного станка по дереву мастера могли создавать ножки для столов и другие цилиндрические формы гораздо быстрее, чем их можно было бы вырезать вручную.

Кто изобрел токарный станок по металлу?

В начале промышленной революции в Англии горстка изобретателей сделала открытия, которые легли в основу последующего технического прогресса. Генри Модслей был одним из них. Родился в 1771 году, работал сначала слесарем, а затем занялся собственным делом по изготовлению корабельных механизмов — шкивов и талей.

В течение следующих трех десятилетий Модслей изобрел ряд машин, а также обучил других известных изобретателей и инженеров викторианской эпохи. Одним из самых значительных изобретений Модслея был токарный станок по металлу.

Токарные станки раньше использовались для резки металла; между токарным станком по металлу и токарным станком по дереву не было принципиальной разницы, кроме, возможно, материалов, из которых он был изготовлен. До Модслея рабочие точили металл и использовали инструменты для придания формы заготовке. Это сработало, но получившиеся кусочки были неровными.

Около 18:00 Модсли пришла в голову идея закрепить режущий инструмент на направляющих. Плавно перемещая инструмент по длине токарного станка, можно было делать ровные разрезы. Модслей использовал свое изобретение для стандартизации размера резьбы; в свою очередь, это позволило производить винты серийно и использовать их как взаимозаменяемые.

Важность токарного станка по металлу

Токарный станок по металлу не в одиночку начал промышленную революцию, но он был одним из основных факторов массового производства взаимозаменяемых деталей. Токарный станок получил еще больший импульс, когда он был соединен с паровым двигателем, что позволяло выполнять крупномасштабную токарную обработку металлических деталей.

Токарный станок по металлу Модслея также сыграл решающую роль в развитии других станков. Его токарный станок продемонстрировал, что новые методы конструирования можно комбинировать для производства новых инструментов и использования их с новыми материалами.

Токарные станки по металлу сегодня

Революция Эпохи Компьютеров также изменила токарные станки по металлу.