История создания первого токарного станка в мире и его развитие
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.
История создания первого станка в мире
В истории промышленного развития первый токарный станок занимает особое место, являясь точкой отправления в эпоху индустриализации и технологических революций. Изобретение первого токарного станка положило начало тому, что сегодня мы называем промышленной революцией. Ознакомление с историей создания первого токарного станка в мире позволяет нам лучше понять происхождение и эволюцию технологий обработки материалов, а также оценить вклад ранних изобретателей в развитие промышленности. Давайте рассмотрим этот захватывающий путь первого токарного станка от первых упоминаний о токарных работах до появления первых автоматических устройств, ставших предтечей современных токарных станков.
Первые упоминания
Упоминание о первом токарном станке прослеживаются задолго до эпохи промышленной революции, в истории ремесленного искусства и инженерии. Древние цивилизации, такие как древний Египет, Месопотамия и древняя Греция, оставили свидетельства токарных работ, свидетельствующих о том, что этот метод обработки материалов был широко распространен в античные времена.
Уже в древности мастера-токари использовали простые ручные инструменты для создания различных изделий из дерева, металла и других материалов. Однако первый токарный станок, который можно считать прародителями современных токарных станков, появились гораздо позже.
История о первом токарном станке и токарного дела тесно связана с развитием ремесленного производства и техникой обработки материалов. В древности токарные работы велись вручную, без применения механизации. Тем не менее, даже в те давние времена мастера демонстрировали удивительное мастерство и техническое владение, создавая прекрасные изделия, которые поражали своей красотой и функциональностью.
Таким образом, упоминания о первом токарном станке свидетельствуют не только о древнем происхождении этого метода обработки материалов, но и о важности и значимости ремесленного искусства в различных культурах по всему миру.
Изображения первых 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 первых 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 первые 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 вал 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.
Первые токарные 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
Одним из ключевых моментов в истории токарного станка было изобретение первых автоматических устройств для обработки материалов. В XIV веке, в период Ренессанса, многие изобретения в области механики и инженерии были сделаны, в том числе и первые автоматические токарные станки. Одним из ранних изобретателей токарного станка был Жан Женер, французский мастер, который разработал прототип первого токарного станка, способного обрабатывать дерево.
До нашего времени сохранились чертежи первых токарных станков и отдельных узлов, разработанные Леонардо да Винчи. Но ни один не был построен по ним. Примерно в 1570 году Карл IV, будучи французским королем, поручил Жаку Бессону создать первый токарный станок для нарезания резьбы. Он установил третью бабку, которая держала резец и отводила его при обратном вращении.
К ученым-изобретателям первого 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.
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
Устройство первых токарных станков отличалось простотой и функциональной минимализмом, что отражало технический уровень и доступные технологии своего времени. В основе ранних первых токарных станков лежал принцип вращения заготовки вокруг своей оси, а инструмент для обработки материала фиксировался и перемещался вдоль заготовки для создания необходимой формы или детали.
Основа и каркас первых токарных станков обычно были выполнены из прочных материалов, таких как дерево или металл, обеспечивая стабильность и надежность в работе. Эта конструкция позволяла эффективно передавать движение от привода к заготовке, сохраняя ее в нужном положении в процессе обработки.
Использование ручных инструментов, таких как резцы и ножи, позволяло мастерам на первых токарных станках создавать различные формы и детали на заготовке. Регулировка положения инструмента вручную давала оператору контроль над процессом обработки, что было ключевым элементом в достижении нужной формы и размера изделия.
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
Управление на первых токарных станках было осуществлено преимущественно вручную. Оператор должен был следить за процессом обработки и корректировать положение инструментов в соответствии с требуемыми спецификациями. Это требовало опыта и навыков со стороны оператора, чтобы достичь необходимой точности и качества изделий.
После внедрения в 1712 году изобретения Нартова – самоходного суппорта, была решена проблема крепления и перемещения инструмента. Теперь вращение детали на первых токарных станках включалось и регулировалось перекидывание ремня на шкив нужного диаметра.
Продольное перемещение суппорта на первых токарных станках 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.
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 токарный 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. Первые токарные станки стали изготавливать из стальных и чугунных деталей. Модели имели все узлы современного токарного оборудования.
Датчики положения
Первыми датчиками положения на токарном станке 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 на первых токарных станках 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 токарных 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.
Читайте также: токарный станок 1М61 описание, технические характеристики
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 на первых токарных станках зависело от числа оборотов вала и регулировалось перестановкой шестерен в коробке подач. Скорость вращения шпинделя на первых токарных станках выставлялась перебрасыванием ремня на шкив нужного диаметра.
Точность поперечной и продольной подачи инструмента на первых токарных станках 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.
Понимание истории создания и развития первых токарных станков позволяет лучше оценить их значение и влияние на промышленность. С течением времени токарные станки продолжают развиваться и улучшаться, становясь более точными, эффективными и автоматизированными, что позволяет значительно повысить производительность и качество производимых изделий.
https://vseostankah.com/tokarnye-stanki/pervyj-v-mire-kto-izobrel-istoriya-sozdaniya.html