|
Иллюстрация к статье на тему "Токарный станок и токарное дело*". Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.
Токарный станок и токарное дело* - — Приспособление для выделки тел вращения из дерева и других твердых материалов, называемое "токарным станком" (un tour, turning lathe, Drehbank), известно с древнейших времен; только "гончарный круг", служащий для выделки круглых глиняных сосудов, древнее его. Точеные изделия находятся во множестве между египетскими древностями, а станки первобытного устройства еще и в наше время употребляются у разных народов. Станки эти двух типов: азиаты, привыкшие сидеть на корточках, устраивают и Токарный станок и токарное дело* станки, соответствующие этому обычаю, а европейцы приспособили их так, чтобы работать стоя. На табл. фиг. 1 представлены индусы, обтачивающие столбик: помощник приводит обрабатываемый предмет в попеременное вращательное движение помощью веревки, как веретено для добывания огня трением. Сам станок состоит из двух вбитых в землю колышков и привязанной к ним горизонтальной палки, служащей подручником, а обтачиваемый предмет вращается на остриях двух гвоздей. Подобное же приспособление употребляют и калмыки, но для вытачивания чашек у них существует и более сложный станок (табл. фиг. 2). Между укрепленными в земле кольями вращается деревянное подобие настоящего "шпинделя" с шейкою и выдающимся за нею утолщением, служащим "патроном" для прикрепления обрабатываемого куска. Чтобы обходиться без помощника при обработке небольших предметов, веревку натягивают на "смычок": тогда мастер одною рукою приводит работу во вращение, а другою должен держать инструмент. Такие смычковые станки распространены у персиян, арабов и др. В Европе предпочли сообщать вращательное движение ногою: на табл. фиг. 3 изображен такой станок в том виде, как его и теперь употребляют для выделки деревянных вещей в Италии, Швейцарии и др. местах. Вместо вбитых в землю кольев устроена целая станина с двумя горизонтальными параллельными брусьями, между которыми передвигаются и закрепляются клиньями обе "бабки" с остриями для обтачиваемого предмета. Вместо смычка к потолку прикрепляют упругий шест, а нижний конец веревки привязывают к "подножке". Переставная доска, параллельная оси станка, служит опорой для работника. На таких станках делают даже весьма чистую и тонкую работу; для шлифовки же дерева и для некоторых других случаев попеременное движение даже целесообразнее непрерывного. Смычок и попеременное вращение употребляются и часовщиками в их маленьких токарных станочках (см. Часы), но теперь его почти повсеместно заменяют вращением непрерывным, через посредство "махового колеса". Хотя есть указание, что маховое колесо (см.) употреблялось для приведения в движение Токарный станок и токарное дело* станка уже в XVI стол., но во всеобщее употребление оно начало входить лишь с XVIII ст. Маховое колесо стали помещать под станком, в движение его приводили при посредстве известного механизма, состоящего из качающейся подножки, "крючка", служащего шатуном, и выгнутого вала (табл. фиг. 4). Самый станок устраивался сначала наподобие предыдущего, и бесконечную веревку с окружности махового колеса накладывали прямо на обрабатываемый кусок. Но скоро стали делать особый "шпиндель" с двумя шейками, вращающимися в особых "бабках", в отверстиях, залитых оловом, чтобы уменьшить трение и истирание. Свободный конец шпинделя снабжали винтовой нарезкою, чтобы навинчивать на него разного рода "патроны" для закрепления обрабатываемого предмета. Иногда левую бабку снабжали неподвижным острием, на цилиндрическом стержне которого свободно вращался небольшой шкив для шнурка от маховика. В таком случае обрабатываемый предмет закреплялся "между центрами", как на фиг. 3, а особый штифт, выдающийся со стороны малого шкива, зацеплял за левый конец и сообщал работе вращение. Такой прием называется обтачиванием на "мёртвых центрах"; им пользуются и в современных станках, когда необходима возможно большая точность работы. На фиг. 4-й изображено устройство еще более сложное, так назыв. "патронный" винторезный станок. Шейки шпинделя сделаны значительно длиннее охватывающих их подшипников, так что он может при вращении двигаться и вдоль своей оси. На левом конце шпинделя нарезано несколько коротких винтов разного хода, а в бабке укреплены дощечки твердого дерева с соответственными гаечными нарезками. Когда дощечки эти опущены в соответственные прорезы бабки, а крайняя, не снабженная нарезками, поднята и вставлена в соответствующий кольцевой надрез шпинделя, он не имеет продольного движения и служит для обыкновенной точки. Когда же дощечка эта заменена другою, шпиндель может сделать несколько оборотов по винтовой линии, и помощью неподвижной "гребенки" на обрабатываемом предмете можно выточить соответственного хода винт, внешний или внутренний. В начале XIX ст., когда начали строить во множестве паровые машины, от Токарный станок и токарное дело* станка стали требовать точной и быстрой работы; вышеописанные типы пришлось заменить более совершенными и прочными. В этом отношении первыми деятелями были английский механик Маудсли (Maudsley, 1771—1831) и немецкий механик Рейхенбах (1772—1826). Рейхенбах, занимаясь конструкцией астрономических и геодезических инструментов, имел дело с небольшими предметами и поэтому лишь усовершенствовал конструкцию деревянного Токарный станок и токарное дело* станка типа фиг. 4, но первый прибавил к нему "суппорт" для режущего инструмента, позволяющий передвигать его винтами вдоль оси обтачиваемого предмета и по перпендикулярному к ней направлению. Маудсли стал делать Токарный станок и токарное дело* станки чугунные, с суппортом; Клеман, изобретатель строгательной машины, усовершенствовал конструкцию шпинделя, стал вводить строганые чугунные станины для станка и придал ему в общих чертах современный вид, который выработался, однако, лишь в шестидесятых годах XIX ст., трудами очень многих лиц. Современные Токарный станок и токарное дело* станки делаются чугунные: станина w (табл. черт. 5) отливается из одного куска и свинчивается с ногами s. Станина тщательно острогана на своей верхней поверхности, представляющей две плоские, параллельные линейки или плоскую линейку спереди и параллельную ей, заостренную, сзади, так что по ним можно передвигать параллельно самим себе и закреплять левую бабку D со шпинделем x, ручной суппорт Am, подручник Bn и правую бабку Сu. В станках, приводимых в движение ногою работника, под станиною укреплен вал с кривошипом h, обыкновенно вращающийся между двух заостренных винтов, укрепленных в ногах S; на этом валу надет ступенчатый маховик l, передающий через посредство ремня I движение шкиву l1, надетому на шпиндель х. Подножка t через посредство крючка u, служащего шатуном, принимает качательное движение ноги токаря и превращает его известным образом в круговое. Шпиндель составляет главную часть Токарный станок и токарное дело* станка, его делают из хорошей стали, а шейки закаливают и потом тщательно шлифуют. На изображенном (ф. 5) станке средней величины шпиндель с двумя конусами, вращающимися в стальных закаленных кольцах, вставленных в чугунную бабку. Оба конуса имеют вершины влево, но разный угол наклона; с левого конца на шпиндель надевается цилиндрическая трубка и придерживается гайкой. Когда шпиндель с одним конусом, он делается толще винта, нарезанного на конце х, так что шпиндель можно вставить слева, когда в части k упорный винт D достаточно отвинчен. Для работы винт этот надо тщательно подвинтить, чтобы его плоский, закаленный и отполированный конец точно соприкасался со слегка выпуклым и тоже закаленным концом двухконусного шпинделя или аккуратно входил в коническое углубление на левом конце одноконусного (фиг. 5). Для смазки кольца просверлены сверху. Верхняя часть правой бабки просверлена по геометрической оси вращения шпинделя, так что в ней двигается, не вращаясь, при помощи винта у и гайки с маховичком z цилиндр со вставным "центром" у. Подручник для опоры ручных инструментов состоит из Т-образной вставки B, которую можно поднимать и поворачивать около вертикальной оси, и ее подставки i, снабженной горизонтальным прорезом, позволяющим выдвигать ее вперед и закреплять поворотом гайки n. Устройство суппорта А лучше видно на следующих чертежах (табл. черт. 8 и 9), представляющих его вертикальные разрезы вдоль оси вращения шпинделя и перпендикулярно к ней. Фундамент A, передвигающийся по станине Токарный станок и токарное дело* станка, представляет прочную раму, отстроганную в форме призмы, которую охватывает нижняя "каретка" В, снабженная подвижным клином v, тщательно устанавливаемым винтами, чтобы она двигалась винтом b и гайкою m без бокового шатания. На верхней поверхности этой каретки поворачивается продольная рамка — призма CD около шипа с и укрепляется под назначенным углом винтами Χ. Ее охватывает верхняя каретка E, приводимая в движение винтом l и гайкою n; на ее верхней поверхности укрепляется резец 1, 2 при помощи болта YY, гайки его О, треугольника gg и опорного винта Р. Когда приходится обрабатывать лишь боковую поверхность длинных предметов, их снабжают небольшими воронкообразными углублениями на концах и устанавливают между "центрами" станка. Чтобы заставить предмет этот вращаться вместе со шпинделем, надевают на левый конец "хомутик" (табл. фиг. 13), прижимают его винтом и выдвигают сколько нужно крючок навинченного на шпиндель патрона, чтобы он захватывал хвост хомутика. Если нужно обработать также один из концов, высверлить в нем дырку или нарезать винт или гайку, то предмет этот завинчивают другим концом в винтовой патрон (табл., фиг. 6). Это подобие цилиндрическ. стакана, снабженного двумя рядами накрест расположенных винтов d и d1; подвинчивая систематически эти винты, нетрудно "центрировать" предмет. Такой патрон употребляется преимущественно для вытачивания предметов из толстой латунной проволоки и из цилиндрических стальных и железных прутьев. Для дерева делают такого же вида патроны без винтов, но разного диаметра, из металла или твердого дерева; обрабатываемый кусок дерева просто заколачивают округленным концом в такой патрон. Удобнее, но держит менее крепко самоцентрирующий американский патрон (таблица, фиг. 7). Он снабжен тремя плашками 1, 2, 3, двигающимися в радиальных прорезах крышки патрона E, свинченной с кольцом Оm; на самой же плоской поверхности этого патрона нарезана архимедова спираль, захватывающая зубцы на нижней стороне плашек. По свойству этой линии внутренние ребра плашек, пригнанные в одном положении, будут оставаться на одной и той же окружности концентрической с осью вращения и во всех других положениях, в которые их можно привести, вращая крышку относительно патрона со спиралью. Кроме описанных, для разных целей устроено было еще большое число разнообразных патронов. Современный Токарный станок и токарное дело* станок весьма удобен и для сверления: когда предмет укреплен в патроне, можно просверлить его вдоль оси вращения: наметив предварительно центр, т. е. выточив от руки углубление в этом месте, вставляют в него острие сверла, вращают шпиндель и нажимают на сверло винтом правой бабки, задерживая при этом вращение самого сверла. Или же вставляют сверло в соответственный патрон, а на предмет нажимают винтом правой бабки, надев на правое острие особый патрон в виде кружка, нормального к оси вращения. Токарный станок и токарное дело* станок служит и для нарезывания винтов. Для оправ оптических стекол и вообще для соединения частей, приготовляемых из трубок, изделий из кости и твердого дерева приходится нарезать короткие винты и гайки разного диаметра и разной длины хода. Левая бабка такого патронного станка изображена на таблице, фиг. 10. Шпиндель ее с двумя цилиндрическими шейками, на заднем, левом конце его оставлен цилиндрический придаток, на который надеваются цилиндрические патроны с различною резьбою и закрепляются гайкою. Соответствующие гаечные нарезки сделаны на бронзовой звездообразной части, поворачивающейся на нижней части салазок, скользящих вниз и вверх по задней поверхности бабки при посредстве эксцентрика с рычагом. Когда надо нарезать винт, придвигают к патрону соответственную нарезку звезды, когда же надо просто точить, звезду опускают, а конец шпинделя опирают на винт в особой вилке, изображенный на фиг. 10 в приподнятом виде. На наружном винте шпинделя изображен надетым патрон со штифтом, служащий для захватывания хомутика, когда точат "на центрах"; сбоку, сзади шкива видна полоса, служащая для пользования круговыми делениями, нанесенными на передней его поверхности. Деления эти отмечены небольшими дырочками, в которые входит острие, укрепленное сбоку означенной полоски; они служат для нанесения делений на окружность обрабатываемого предмета (конечно, при снятом ремне). Для изготовления длинных и толстых винтов, особенно с прямоугольною нарезкою, служат "винторезные" Токарный станок и токарное дело* станки с маточным винтом, служащие также "самоточкою" для обтачивания цилиндров, плоскостей и конусов. Такой станок изображен на таблице фиг. 11. Он состоит из тех же частей, но несколько иной конструкции, станина его снабжена вырезом, так назыв. "гапом", чтобы можно было обтачивать колеса радиуса большего, чем высота его центров. Вдоль ее передней стороны идет длинный "маточный винт", сцепляемый со шпинделем системою переменных зубчатых колес, запас которых изображен под станком (слева лежит "универсальный" патрон с четырьмя переставными винтами, а справа шкив для передачи движения шпинделю от привода). Посредством разъединяемой гайки винт этот может двигать нижнюю каретку суппорта вдоль самой станины, по этой каретке скользит другая, поперечная, винт которой тоже может вращаться от шпинделя: в таком случае гайку его разъединяют и сообщают его с улиткою, сидящею на оси зубчатого колеса, передающего вращение поперечному винту каретки через посредство другого, видимого на фигуре. Чтобы не истирать напрасно винт, для установок передвигают каретку через посредство зубчатой полосы, шестерни и рукоятки, видных на фигуре. На поперечной каретке укрепляется ручной суппорт для удобной установки резца. Правее каретки виден "люнет": неподвижная подставка, в которую вкладывают деревяшки с вырезом для поддержания длинных предметов, чтобы они не гнулись при обтачивании. Левая бабка "с перебором": когда следует вращать шпиндель быстрее, ремень накидывают на шкив, а шкив скрепляют со шпинделем. Когда же необходимо вращение медленное, расцепляют шкив от шпинделя и придвигают к шестерне на его левом конце зубчатое колесо, укрепленное на особой оси, вращающейся в подшипниках, приготовленных на задней стороне бабки. Шестерня на правом конце этой оси сцепляется при этом с колесом на правом конце шпинделя и сообщает ему вращение в несколько раз более медленное. Чтобы нарезать винт данного хода, надо знать ход маточного винта. Положим, что он равен 1 см. Если винт будет вращаться с тою же скоростью, как и шпиндель, нарезываться станет его копия; чтобы получить винт в n раз меньшего хода, надо надеть такие колеса, чтобы он поворотился на один оборот при n оборотах шпинделя. Нетрудно вычислить, со сколькими зубцами надо взять для этого колеса, но на практике надо пользоваться имеющимся набором колес; так как набор этот ограничен, то иногда приходится довольствоваться приближением. Обыкновенно при станке прилагается таблица возможных и употребительных комбинаций. Если диаметры колес на шпинделе и на винте недостаточны для непосредственного сцепления, вводят вспомогательное колесо, сцепляющееся с ними обоими и не изменяющее поэтому передаваемого отношения числа оборотов. Введя еще второе такое колесо, переменим направление вращения винта и вместо правого винта станем нарезывать левый, или наоборот. Когда надо просто обточить цилиндр самоточкою, выбирают колеса как для винта с малым ходом. Иногда для упрощения конструкции в таких не винторезных самоточках вместо маточного винта устраивают зубчатую полосу с шестерней, получающей движение от шпинделя.
|