Токарний верстат 1
Токарний верстат - верстат для обробки різанням (гострінням) заготовок з металів, деревини та інших матеріалів у вигляді тіл обертання. На токарних верстатах виконують обточування і розточування циліндричних, конічних і фасонних поверхонь, нарізування різьблення, підрізування і обробку торців, свердління, зенкування і розгортання отворів і т. Д. Заготівля отримує обертання від шпинделя, різець - ріжучий інструмент - переміщається разом з санчатами супорта від ходового вала або ходового гвинта, які отримують обертання від механізму подачі.
У XVII-XVIII ст. бурхливо розвивалася обробна промисловість. При багатьох мануфактурах були металообробні майстерні.
Обробка в майстернях велася в основному на токарних лучкових верстатах. У цих верстатах зверху була укріплена гнучка жердина, до якої чіплявся один кінець мотузки. Мотузка обвивала валик на верстаті. Інший кінець прикріплювався до дошки, яка була педаллю для ноги робітника. Натискаючи на педаль, робочий обертав валик і оброблювану деталь. Ріжучий інструмент він тримав в руці. Токарний верстат був складним знаряддям, але не машиною. Для перетворення в машину був необхідний резцедержатель-супорт, який замінює руку людини.
Винахідником токарного верстата з супортом став український механік А. К. Нартов. Він побудував кілька токарно-копіювальних верстатів, що мали механічний супорт-держалку.
На верстатах конструкції Нартова для приводу можна було використовувати колесо, що приводиться в рух за допомогою води або сили тварин.
Незважаючи на чудові роботи Нартова і високу оцінку, яку отримали його винаходу і знання, винайдений ним супорт не чинив великого впливу на практичний розвиток техніки токарного справи.
В кінці XVIII ст. до ідеї застосування супорта в токарних верстатах повернулися у Франції. В "Французької енциклопедії" Дідро в 1779 р дається опис пристосування для токарних верстатів, яке явно нагадує принцип супорта. Однак у цих верстатів був ряд недоліків, виключали їх широке застосування на практиці.
Можливість розвитку техніки машинобудування з'явилася тільки в результаті перших двох етапів промислової революції. Для машинного виробництва машин був необхідний потужний двигун. До початку XIX ст. таким двигуном стала універсальна парова машина подвійної дії. З іншого боку, розвиток виробництва робочих машин і парових двигунів у другій половині XVIII ст. сформувало кваліфіковані кадри для машинобудування - робітників-механіків. Ці дві умови і забезпечили технічну революцію в машинобудуванні.
Початок зміни техніки виготовлення машин поклав англійський механік Генрі Модслі, який створив механічний супорт для токарного верстата. Модсли з дванадцяти років почав працювати в лондонському Арсеналі. Там він отримав гарні навички в дерево- і металообробці і, крім того, став майстром ковальської справи. Однак Модсли мріяв про кар'єру механіка. У 1789 р він вступив до Лондонської механічну майстерню Джозефа Брама, фахівця з виготовлення замків.
У майстерні Брама у Г. Модсли з'явилася можливість винаходити і конструювати різні пристосування для виготовлення замків.
У 1794 р він винайшов так званий хрестовий супорт до токарного верстата, що сприяло перетворенню верстата в робочу машину. Суть винаходу Модсли зводилася до наступного: токарі, обточуючи який-небудь предмет, наглухо зміцнювали його на верстаті спеціальними зажимами. Робоче знаряддя - різець знаходилося при цьому в руках робітника. При обертанні вала різець обробляв заготовку. Робітник повинен був не тільки створювати необхідний тиск різцем на заготовку, а й пересувати його вздовж неї. Це було можливо тільки при великому вмінні і сильній напрузі. Найменше зміщення різця порушувало точність обточування. Модсли вирішив зміцнити різець на верстаті. Для цього він створив металевий затиск - супорт, який мав дві каретки, що пересуваються за допомогою гвинтів. Одна каретка створювала необхідний тиск різця на заготовку, а інша пересувала різець вздовж заготовки. Таким чином, людська рука була замінена спеціальним механічним пристроєм. З введенням супорта верстат став діяти безперервно з досконалістю, недосяжним навіть для самої майстерною людської руки. Супорт міг застосовуватися для виготовлення як найдрібніших деталей, так і величезних частин різних машин.
Це механічне пристосування замінило не яка-небудь знаряддя, а людську руку, яка створює певну форму, наближаючи, докладаючи вістрі різального інструменту або направляючи його на матеріал праці, наприклад на дерево або метал. Таким чином, вдалося відтворювати геометричні форми окремих частин машин з такою легкістю, точністю і швидкістю, яку ніколи не змогла б забезпечити рука досвідченого робітника.
Перший верстат з супортом, правда, вкрай недосконалим, був виготовлений в майстерні Брама в 1794-1795 роках. У 1797 р Модсли побудував перший працездатний токарний верстат на чавунній станині з самохідним супортом. Верстат служив для нарізки гвинтів, а також використовувався для обробки деталей замків.
Надалі Модес продовжував удосконалювати токарний верстат з супортом. У 1797 він побудував токарно-гвинторізний верстат зі змінним ходовим гвинтом. Вироблення гвинтів в ті часи була роботою виключно складною. Гвинти, нарізані ручним способом, мали абсолютно довільну нарізку. Важко було знайти два однакових гвинта, що надзвичайно ускладнювало ремонт верстатів, їх складання та заміну зносити деталей новими. Тому Модсли в першу чергу удосконалював саме токарно-гвинторізні верстати. Своєю роботою по удосконаленню нарізок гвинтів він домігся часткової стандартизації виготовлення гвинтів, прокладаючи шлях для свого майбутнього учня Вітворта, засновника гвинтових стандартів в Англії.
Найпростіший токарний верстат
Самохідний верстат Модсли, що пропонувався для гвинторізних робіт, незабаром виявився незамінною машиною в будь-який токарной роботі. Цей верстат працював з дивовижною точністю, не вимагаючи великих фізичних зусиль з боку робітника.
Спроби створити робочу машину в машинобудуванні з кінця XVIII ст. робилися і в інших країнах. У Німеччині німецький механік Рейхенбах, незалежно від Модсли, також запропонував пристосування для тримання різця (супорт) на дерев'яному токарному верстаті, призначеному для обробки точних астрономічних інструментів. Однак економічний розвиток феодальної Німеччини набагато відставало від розвитку капіталістичної Англії. Механічний супорт кустарної німецької промисловості був не потрібен, тоді як впровадження токарно-гвинторізного верстата Модсли в Англії було обумовлено потребами розвивається капіталістичного виробництва.
Супорт незабаром був перетворений в досконалий механізм і в модернізованій формі перенесений з токарного верстата, для якого спочатку призначався, на інші верстати, що застосовуються для виготовлення машин. З виготовленням супорта починають вдосконалюватися і перетворюватися в машини все металообробні верстати. З'являються механічні револьверні, шліфувальні, фрезерні, фрезерні верстати. До 30м років XIX ст. у англійського машинобудування вже були основні робочі машини, що дозволяють виробляти механічним способом найважливіші в металообробці операції.
Незабаром після винаходу супорта Модсли пішов від Брама і відкрив власну механічну майстерню, швидко перетворилася на великий машинобудівний завод. Завод Модсли зіграв визначну роль в справі розвитку англійської машинної техніки. То була школа знаменитих англійських механіків. Тут починали свою діяльність такі видатні машинобудівники, як Витворт, Робертс, Несміт, Клемент, Мун і інші.
На заводі Модсли була застосована вже машинна система виробництва в формі з'єднання трансмісіями великого числа робочих машин, що приводяться в рух універсальним тепловим двигуном. Завод Моделі, в основному, виготовляв деталі для парових машин Уатта. Однак на заводі конструювалися і робочі верстати для механічних майстерень. Г. Модсли випускав зразкові токарні, а потім і стругальне механічні верстати.
Сам Моделі, незважаючи на те що був власником великого підприємства, все життя працював нарівні зі своїми робітниками і учнями. Він мав разючу здатність знаходити і виховувати талановитих машинобудівників. Багато видатних англійські механіки зобов'язані Модсли своїм технічною освітою. Крім супорта, він зробив багато винаходів і удосконалень в найрізноманітніших галузях техніки.
Загальний вигляд токарного верстата
На жорсткому підставі 1, яке називається станиною, укріплені передня бабка 5 і задня бабка 2. Передня бабка - нерухома. Її основний вузол - вал-шпиндель 8. Він обертається в бронзових підшипниках всередині нерухомо закріпленого корпусу 7. На шпинделі встановлюється пристосування для кріплення оброблюваної деталі. В даному випадку це вилка 9. Для затиску деталі використовуються, в залежності від її розміру і форми, також планшайба, патрон і інші пристосування. Шпиндель обертається від електричного двигуна 10 через приводний шків 6.
Задня бабка верстата може пересуватися уздовж станини і закріплюється в потрібному положенні. На одному рівні з шпинделем передньої бабки в задній бабці встановлений так званий центр 11. Це валик з загостреним кінцем. Задня бабка використовується при обробці довгих деталей - тоді заготовка затискається між виделкою шпинделя і центром задньої бабки.
Сучасний токарний верстат складається з робочих органів - супорта для кріплення різця, шпинделя для кріплення деталі, двигуна і передачі, що передає рух від двигуна до шпинделя. Передача складається з коробки швидкостей і коробки передач. Коробка швидкостей являє собою набір валів з закріпленими на них шестернями. Перемикаючи шестерні, змінюють частоту обертання шпинделя, залишаючи частоту обертання двигуна незмінною. Коробка передач передає обертання від коробки швидкостей до ходового валика або ходового гвинта. Ходовий валик і ходовий гвинт призначені для переміщення супорта, на якому закріплений різець. Вони дозволяють узгодити швидкість руху різця з частотою обертання деталі. Ходовий валик встановлює режим різання металу, а ходовий гвинт - крок різьби.
Опорою для шпинделя, інструменту або пристосувань служать передня і задня бабки.
Всі вузли верстата кріпляться до станини.