Токарно -винторезный станок — это машина (в частности, токарный станок ), способная нарезать очень точную винтовую резьбу посредством одноточечной резьбы , которая представляет собой процесс направления линейного движения долота инструмента в точно известном соотношении к вращающемуся. движение заготовки. Это достигается путем присоединения ходового винта ( который приводит в движение сверло инструмента) к шпинделю с определенным передаточным числом для каждого шага резьбы. Каждому градусу вращения шпинделя соответствует определенное расстояние линейного перемещения инструмента в зависимости от желаемого шага резьбы (английская или метрическая, мелкая или крупная и т. д.).
Название «токарно-винторезный станок» имеет таксономическую оговорку в отношении его использования — это термин исторической классификации, а не терминологии современных коммерческих станков . Ранние токарные станки, много веков назад, не были приспособлены для нарезания винтов. Позже, с позднего средневековья до начала девятнадцатого века, некоторые токарные станки стали называть «токарно-винторезными станками» из-за специально встроенных в них возможностей нарезания винта. С тех пор в большинство токарных станков по металлу встроена эта способность, но в современной систематике их не называют «токарные станки-винторезы» .
Винт известен на протяжении тысячелетий. Архимед описал водяной винт — систему для поднятия воды. Винты как механические крепежные детали датируются первым веком до нашей эры . Хотя винты были чрезвычайно полезны, сложность их изготовления препятствовала широкому распространению.
Самые ранние винты, как правило, делались из дерева, и их строгали вручную , с помощью токарного станка или без него с помощью токарных инструментов с ручным управлением (долото, ножи, стамески) настолько точно, насколько это было возможно. Вполне вероятно, что иногда деревянные заготовки, из которых они начинались, представляли собой ветки деревьев (или молодые стволы), которым придала форму лоза, спирально обвивающая их во время их роста. (На самом деле, различные романские слова, обозначающие «винт», происходят от корня слова, обозначающего виноградную лозу. [1] ) Трости, скрученные лозой, показывают, насколько наводят на мысль такие палки о винте.
Ранние шурупы по металлу и ранние шурупы по дереву [металлические шурупы для использования в дереве] изготавливались вручную с использованием напильников для нарезания резьбы. Одним из методов изготовления достаточно точной резьбы было нарезание стержня наклонным ножом с оберткой посередине стержня, при этом нож находился под точным углом для правильного шага. Это был один из методов, которые Модслей использовал для изготовления своих первых ходовых винтов. [2] Из-за этого изготовление винта было медленным и дорогим, а его качество во многом зависело от мастерства мастера. Требовался процесс автоматизации производства винтов и повышения точности и постоянства резьбы.
Токарные станки существуют с древних времен. Приспособить их к резьбонарезанию — очевидный выбор, но проблема того, как направить режущий инструмент по правильному пути, была препятствием на протяжении многих столетий. Лишь в эпоху позднего средневековья и начала Нового времени в этой области произошли прорывы; самое раннее из свидетельств, существующих сегодня, произошло в 15 веке и задокументировано в Mittelalterliche Hausbuch . [3] Он включает в себя направляющие и ходовой винт . Примерно в то же время Леонардо да Винчи рисовал эскизы различных токарных станков и станков, один из которых имел два ходовых винта. [3] Леонардо также показывает переключатели передач на некоторых из этих эскизов. [3]
В последующие три столетия последовало множество других проектов, особенно среди токарей-декораторов и часовщиков . Они включали в себя различные важные концепции и впечатляющую изобретательность, но лишь немногие из них были достаточно точными и практичными в использовании. Например, Вудбери обсуждает Жака Бессона и других. Они внесли впечатляющий вклад в токарную обработку, но контекст, в котором они обычно работали (токарная обработка как изобразительное искусство для богатых людей), не направлял их вклад на промышленное использование. [3]
Генри Хиндли спроектировал и сконструировал токарно-винторезный станок примерно в 1739 году. Он имел пластину, направляющую инструмент, и привод, подаваемый с помощью ряда шестерен, проворачиваемых вручную. Меняя шестерни, он мог нарезать винты с разным шагом . Удаление шестерни позволило ему нарезать левую резьбу. [4]
Первый по-настоящему современный токарно-винторезный станок, вероятно, был построен Джесси Рамсденом в 1775 году. Его устройство включало ходовой винт, суппорт и механизм переключения передач . Они образуют элементы современного токарного станка (не с ЧПУ) и используются по сей день. Рамсден смог использовать свой первый токарно-винторезный станок для изготовления еще более точных токарных станков. С их помощью он смог создать исключительно точную делительную машину и, в свою очередь, одни из лучших астрономических, геодезических и навигационных инструментов 18 века. [ нужна цитата ]
Другие последовали за ним. Примерами могут служить французский механик по фамилии Сено, который в 1795 году создал токарно-винторезный станок, способный производить промышленное производство, и Дэвид Уилкинсон из Род-Айленда, который использовал скользящий суппорт в 1798 году. Однако вскоре этих изобретателей затмил Генри Модслей . который в 1800 году создал то, что часто называют первым промышленно практичным токарно-винторезным станком. Согласно Британской энциклопедии : «Выдающейся особенностью токарного станка Модслея был ходовой винт для привода каретки. Ходовой винт, прикрепленный к шпинделю токарного станка, продвигал инструмент с постоянной скоростью и гарантировал точную резьбу». [5] Брайан Донкин в 1826 году взял конструкцию Модсли и усовершенствовал ее с помощью своего токарно-винторезного и делительного станка с двигателем, в котором использовался механизм компенсации неточностей ходового винта. Джозеф Уитворт , ученик Модслея, создал конструкцию, которая, благодаря ее принятию многими британскими железнодорожными компаниями, стала стандартом для Соединенного Королевства и Британской империи. Названный Британским стандартом Уитворта (BSW), это первый в мире национальный стандарт резьбы. [6] Эти инструменты также экспортировались в континентальную Европу и США. [5] Они разрешили крупномасштабное промышленное производство взаимозаменяемых винтов . Стандартизация форм резьбы (в том числе угла резьбы, шага, главного диаметра, делительного диаметра и т. д.) началась сразу на внутрифирменном уровне и к концу XIX века была перенесена на международный уровень (хотя множество стандартов все-еще существует). [ нужна цитата ]
В конце 19-го века Генри Огастес Роуленд обнаружил необходимость в винтах очень высокой точности для резки дифракционных решеток , поэтому он разработал технику их изготовления. [7]
До начала 19 века понятие токарно-винторезного станка контрастировало с понятием простого токарного станка, в котором не было деталей, необходимых для направления режущего инструмента по точной траектории, необходимой для создания точной резьбы. С начала 19 века было обычной практикой встраивать эти детали в любой токарный станок общего назначения по металлу ; таким образом, различие между «токарным станком» и «токарно-винторезным станком» не применимо к классификации современных токарных станков. Вместо этого существуют другие категории, некоторые из которых объединяют возможности одноточечного нарезания винта с другими возможностями (например, обычные токарные станки, токарные станки для инструментального цеха и токарные станки с ЧПУ ), а некоторые из которых опускают возможность одноточечного нарезания винта как неактуальную. предназначению станков (например, токарных и револьверных станков).
Сегодня резьбу резьбовых крепежных изделий (таких как крепежные винты, шурупы для дерева, шурупы для стеновых панелей и шурупы для листового металла) обычно не нарезают одноточечной резьбой; вместо этого большинство из них генерируется другими, более быстрыми процессами, такими как формование резьбы, накатка и резка резьбонарезными головками . Последние процессы используются в современных винтовых машинах . Эти станки, хотя и представляют собой токарные станки, специализирующиеся на изготовлении винтов, не являются токарно-винторезными станками в смысле одноточечного нарезания винта.
{{citation}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )