История токарного станка кратко 6 класс

Обновлено: 05.07.2024

Временем появления токарного станка принято считать середину первого тысячелетия до нашей эры. Хотя сам принцип его действия уже тогда был не нов, а заимствован у гончаров, вернее, у их основного инструмента – гончарного круга. Только на том проводилась обработка мягкой глины, а устройство, ставшее прародителем сегодняшнего токарного станка, уже стало возможным применять при работе с более твердыми материалами (в основном с деревом). Устройства эти имели простейшую конструкцию и приводились в действие с помощью мускульной силы человека. Высокой скорости работы на них достичь было нельзя, зато ремонт станков был почти не нужен. Однако с тех пор они постоянно совершенствовались, а их конструкция усложнялась.

Основные этапы эволюции токарного станка

На первых порах токарь не мог работать в одиночку, ведь ему необходимо было держать в руках резец. Крутящий момент механизму обеспечивали помощники, приводя его в действие руками. Чуть позже этот процесс несколько механизировался. Например, вал обматывался веревкой, концы которой крепились к изогнутому пруту, что напоминало лук. Перемещением его, подобным движениям при пользовании пилой, обеспечивалось попеременное вращение вала туда-обратно. Необходимость в помощниках отпала с изобретением ножного привода станка, а своего апогея такой способ достиг в средние века прошлого тысячелетия, с появлением педали и шатуна, что позволило создать одностороннее вращение вала (принцип этот применялся потом в механических швейных машинках с ножным приводом)

Далее процесс совершенствования станка проходил в исторических масштабах довольно медленно, пока ближе к 14 столетию не получил существенный импульс в виде применения колеса водяных мельниц, которое догадались использовать и для станочного привода. Резко возросшая скорость вращения вала заметно упростила работу токаря, и теперь могла позволить обрабатывать даже металл. И это, в свою очередь, вызвало острую необходимость усовершенствовать сам станок: способы крепления детали, резца.

Хронология дальнейшей модернизации:

Русским инженером Андреем Нартовым изобретен токарный способ промышленной нарезки резьбы на болты, что стало возможным благодаря прочной фиксации резца и появившейся в связи с этим возможности его свободного линейного перемещения.
Во Франции Ж.Вокансоном создается уже почти универсальный станок, имеющий массивную железную станину и медный суппорт, перемещаемый как параллельно, так и перпендикулярно детали.
Генри Модсли совершенствует токарный станок до конструкции, привычной всем и сегодня. Начато внедрение стандартизации болтов и гаек.
Д. Витвортом изобретен способ автоматической подачи в поперечном направлении, связанным с механизмом подачи продольной.
С.Фитчер разрабатывает револьверный станок с восемью резцами в головке, благодаря чему появилась возможность их быстрой смены во время работы, что существенно повысило производительность.
Хр. Спенсер создает первый универсальный токарный станок-автомат.

Двадцатый век привнес в конструкцию токарного станка множество модернизаций, но приоритетным направлением его совершенствования теперь стало достижение максимальной автоматизации работы. Итогом этого процесса, его вершиной на сегодняшний день можно назвать станок с числовым программным управлением. Сохраняя точностью и высокую производительность, он делает не обязательным участие оператора в рабочем процессе. А если потребуется ремонт станков с ЧПУ , в большинстве случаев достаточно будет привлечения квалифицированного специалиста, способного отрегулировать установленное программное обеспечение.

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

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.

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.

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.

Токарный станок – агрегат, без которого сегодня не обходится ни одно производство. Несмотря на нанотехнологии и множество заводов, которые штампуют запчасти, токарные станки остаются востребованными и популярными. Сегодня мы расскажем, как появились токарные станки, кто их изобрел, а также об особенностях первых моделей.

История токарного дела

Самые старые токарные станки использовались в Египте еще в бронзовом веке. Это были струнно-токарные станки с возвратно-поступательным движением. Особенности таких конструкций:

В качестве их движущей силы выступал человек, тянущий один или другой конец веревки, намотанной на вал, установленный с возможностью вращения на двух подшипниках.
На конце вала зажималась заготовка, при этом другой человек держал режущий инструмент в руках и прижимал его к заготовке.

В середине 2-го тысячелетия до нашей эры появилась новая конструкция привода токарного станка, просуществовавшая до 16 века. Это был струнный привод, поэтому также использовался шнур, обмотанный вокруг приводного вала, но с одной стороны он был прикреплен к ножной педали, а с другой - к упругому элементу (это могло быть молодое дерево загнутое особым способом). Когда человек нажимал на педаль, он тянул шнур вниз, одновременно заставляя вал вращаться и упругий элемент сжимался. Когда давление на педаль уменьшалось - пружинный элемент тянул шнур вверх, одновременно поворачивая вал в обратном направлении. Позже вместо дерева использовали арку в форме пружины, подвешенную к потолку.

Примерно в 1500 году великий Леонардо да Винчи усовершенствовал привод токарного станка, используя канатный и ременной привод и одновременно зубчатые передачи - так был создан токарный станок с непрерывным (необратимым) движением. Появление маховика, который позволяет накапливать большое количество энергии, упростило обработку все более твердых материалов.

Кто изобрел первый современный токарный станок?

История токарного станка, оснащенного механической опорой для поддержки ножа началась в 1569 году. Его сконструировал французский математик и механик Жак Бессон. Он также использовал прототип передней бабки в своем токарном станке - появились шестерни для изменения скорости вращения заготовки. Мы также обязаны ему первыми токарными станками, которые были разработаны для нарезания как цилиндрической, так и конической резьбы.

Особенности первых моделей токарных станков

Рассмотрим особенности моделей станков, которые были изобретены позже:

В 1797 году англичанин Генри Модсли сконструировал токарный станок по металлу, в котором впервые каретка могла приводиться в движение ходовым винтом, то есть режущий инструмент двигался вдоль заготовки. Дополнительным преимуществом этой конструкции было использование поперечного суппорта, позволяющее ножу двигаться не только вдоль, но и в перпендикулярном направлении.
В 1810 году все тот же Г. Модсли построил токарный станок с винтовым вращением. Они были настолько тщательно изготовлены, что стали взаимозаменяемыми. Это был важный шаг на пути к массовому производству.
В 1820 году Модсли сконструировал еще один станок - шпиндельный токарный станок, пригодный для серийного производства.
Токарный станок с механической подачей, как продольной, так и поперечной, был изобретен в 1835 году англичанином Джозефом Уитвортом.
В 1839 году Фредерик Бодмер в Швейцарии строит первый вертикальный токарный станок, на котором заготовка зажимается на горизонтальном столе, что позволило работать с очень тяжелыми (более 200 тонн) и крупными объектами (диаметром более 24 метров).
В 1845 году американец С. Фитч сконструировал прототип револьверного станка, в котором лафет снабжен вращающейся частью (револьверной головкой), к которой можно одновременно прикрепить несколько различных инструментов. Это позволило быстрее изготавливать заготовку, устраняя перерывы, необходимые для замены инструмента. Одновременно с усовершенствованием конструкции была разработана и усовершенствована система привода от трансмиссионного привода от водяного колеса через паровую машину, до современных токарных станков с собственным источником энергии - электродвигателем. Также были изменены материалы, из которых изготавливались режущие инструменты. Первоначально они производились из низкоуглеродистой стали, но по мере увеличения твердости заготовок впервые появились ножи из быстрорежущей стали. В 1925 году для лезвий инструментов впервые был использован карбид вольфрама.

После Первой мировой войны различные высокопроизводительные специализированные токарные станки быстро развивались и применялись для производства оружия, автомобилей и другого оборудования. Для повышения производительности малых партий заготовок в конце 1940-х годов были появились токарные станки с гидравлическими профилирующими устройствами. В то же время были разработаны многоинструментальные токарные станки. В середине 1950-х годов были разработаны токарные станки с программным управлением с перфокартами, стопорными пластинами и дисками. Технология ЧПУ начала использоваться в токарных станках в 1960-х годах и быстро развивалась после 1970-х годов.

Если Вам требуется лазерная резка металла мы будем ждать заявок по данному вопросу.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Конспект выступления на научно-практической конференции.

Никитин владимир викторович

История развития станков для точения древесины.

История относит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э. 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.

Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону (рис. 1).

Рис. 1. Токарные станки в виде лука или слабо натянутой тетивой

В XIV–XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа – упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась 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 делала те же обороты в другую сторону (рис. 2).

Рис. 2. Токарные станки с ножным приводом

Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий ременную передачу, получив таким образом привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения (рис. 3).

Рис. 3. Токарный станок с приводом ременной передачи.

В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет (современный подручник), который мог быть укреплен в любом месте между центрами.

На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки древесины, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка древесины оказывалась малоэффективной. Необходимо было заменить механизм, придающий вращение детали, более мощным двигателем.

Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться как при обработке древесины, так и в металлообработке (рис. 4).

Рис. 4. Токарный станок с приводом колеса

В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693–1756), механик Петра I, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. В России он разработал и изготовил около 40 конструкций различных токарных станков. Один из них приведён на рис. 5.

Рис. 5. Токарный станок Нартова

На современных промышленных предприятиях применяют токарные станки различных конструкций и назначения, в том числе станки-автоматы и станки с программным управлением.

В школьных мастерских применяют токарные станки моделей ТД-120 (рис. 6) и СТД-120 М (рис. 7).

Рис. 6. Токарный станок для обработки древесины ТД-120

Рис. 7. Токарный станок для обработки древесины СТД-120 М

Современный токарный станок для продольного точения древесины.

Современный токарный станок для поперечного точения древесины.

Данный станок позволяет обрабатывать изделия большого диаметра методом поперечного точения.

Читайте также: