Tokarski stroj, bušilica, brusilica... Pogled na povijesni razvoj raznih vrsta alatnih strojeva

1, Tokarski stroj
Tokarski stroj je alatni stroj koji prvenstveno koristi alate za tokarenje za izvođenje obrade rotirajućih izradaka. Na tokarilici se također može izvesti odgovarajuća obrada pomoću svrdla, razvrtala, nareznica, matrica i alata za narezivanje. Tokarski stroj se uglavnom koristi za obradu osovina, diskova, rukavaca i drugih izradaka s rotirajućim površinama. To je najčešće korištena vrsta alatnog stroja u tvornicama za mehaničku proizvodnju i popravke.
1. Drevni "lučni tokarski stroj" s remenicama i šipkama u obliku luka. Još u doba starog Egipta ljudi su izmislili tehniku ​​okretanja drva alatima za rezanje dok su ga rotirali oko središnje osi. Isprva su ljudi koristili dva stojeća trupca kao oslonce za podizanje drva koje je trebalo okrenuti, koristili su elastičnost grana za motanje užeta na drvo, povlačili uže rukom ili nogom kako bi okretali drvo i držali alat za rezanje rezanje.
Ova drevna metoda postupno je evoluirala i razvila se u "lučni tokarski stroj", koji uključuje namotavanje užeta oko kolotura u dva ili tri kruga, podupiranje užeta na elastičnoj šipki savijenoj u obliku luka, te guranje i povlačenje luka naprijed-natrag za okretanje obratka za tokarenje.
2. Srednjovjekovni "strug s pedalama" s prijenosom radilice i zamašnjaka. U srednjem vijeku netko je dizajnirao "strug s pedalama" koji je koristio pedalu za rotaciju radilice i pogon zamašnjaka, a zatim ju je prenosio na glavnu osovinu da je okreće. Sredinom-16. stoljeća, dizajner po imenu Besson u Francuskoj dizajnirao je tokarski stroj za okretanje vijaka koji je koristio vijke za klizanje alata za rezanje. Nažalost, ova vrsta tokarilice nije bila široko promovirana.
U 18. stoljeću rođene su noćne kutije i držači. U 18. stoljeću netko je dizajnirao vrstu tokarilice koja je koristila nožnu pedalu i klipnjaču za rotaciju radilice, koja je mogla pohraniti energiju rotacije na zamašnjak. Razvio se od izravnog okretanja izratka do okretanja naglavne kutije, koja je bila stezna glava koja se koristila za držanje izratka.
Godine 1797. britanski izumitelj Mozley izumio je revolucionarni tokarski stroj s držačem alata, koji je imao precizne vodeće vijke i izmjenjive zupčanike.
Mozley je rođen 1771. godine i u dobi od 18 godina bio je pouzdani pomoćnik izumitelja Bramera. Priča se da se Bramer nekada bavio poljoprivredom, ali je sa 16 godina morao prijeći na drvopreradu zbog invaliditeta desnog gležnja izazvanog nesretnim slučajem. Njegov prvi izum bio je WC s ispiranjem 1778. Mozley je počeo pomagati Brameru u projektiranju hidrauličkih preša i drugih strojeva sve dok nije napustio Bramer u dobi od 26 godina, kada je Bramer grubo odbio Moritzov zahtjev da mu poveća plaću na više od 30 šilinga tjedno.
U godini kada je Mozley napustio Bramer, izradio je svoj prvi tokarski stroj s navojem, koji je bio potpuno metalni tokarski stroj s držačem alata i konjicom koji se mogao kretati duž dvije paralelne tračnice. Vodeća površina vodilice je trokutasta, koja pokreće vijak za bočno pomicanje držača alata kada se vreteno okreće. Ovo je glavni mehanizam modernih tokarilica, koji se može koristiti za okretanje preciznih metalnih vijaka bilo kojeg koraka.
Tri godine kasnije, Mozley je proizveo sofisticiraniji tokarski stroj u vlastitoj radionici, gdje su se zupčanici mogli međusobno mijenjati, mijenjajući brzinu posmaka i korak obrađenih navoja. Godine 1817., drugi Britanac, Roberts, usvojio je četverostupanjski mehanizam remenice i zadnjeg kotača za promjenu brzine vretena. Ubrzo su uvedeni i veći tokarski strojevi koji su dali velik doprinos izumu parnih strojeva i drugih strojeva.
5. Kako bi se poboljšala razina mehanizacije i automatizacije, rođeni su različiti specijalizirani tokarilice. Godine 1845. Fitch iz Sjedinjenih Država izumio je revolverski tokarski stroj; Godine 1848. u Sjedinjenim Državama pojavili su se rotacijski tokarilice; Godine 1873. Spencer u Sjedinjenim Državama napravio je jednoosni automatski tokarski stroj, a ubrzo nakon toga napravio je troosni automatski tokarski stroj; Početkom 20. stoljeća pojavljuju se tokarski strojevi s mjenjačima koje pokreću pojedinačni motori. Izumom brzoreznog alatnog čelika i primjenom elektromotora tokarski strojevi su se stalno usavršavali i konačno dosegli suvremenu razinu velike brzine i preciznosti.
Nakon Prvog svjetskog rata brzo su se razvili različiti učinkoviti automatski tokarski strojevi i specijalizirani tokarski strojevi zbog potreba vojne, automobilske i druge strojarske industrije. Kako bi se poboljšala produktivnost malih serija obradaka, kasnih 1940-ih promovirani su tokarilice s uređajima za hidrauličko profiliranje, au isto vrijeme razvijeni su tokarilice s više alata. Sredinom-1950-ih razvijeni su programski upravljani tokarski strojevi s bušenim karticama, pločicama s iglama i pločicama s brojčanicima. CNC tehnologija počela se koristiti u tokarilicama 1960-ih, a brzo se razvila nakon 1970-ih.
6. Tokarilice se prema namjeni i funkciji dijele na različite vrste.
Obični tokarski stroj ima širok raspon objekata obrade, sa širokim rasponom prilagodbe brzine vretena i posmaka, i može obrađivati ​​unutarnje i vanjske površine, čeone površine te unutarnje i vanjske navoje obratka. Ovom vrstom tokarilice uglavnom ručno upravljaju radnici, s niskom učinkovitošću proizvodnje i pogodna je za proizvodnju pojedinačnih komada, male serije i radionice za popravke.
Revolverski i rotacijski tokarički stroj imaju držače alata s revolverskim ili povratnim kotačićima koji mogu držati više alata za rezanje. Radnici ih mogu koristiti za dovršavanje višestrukih procesa u jednom stezanju obratka pomoću različitih alata za rezanje, što ih čini prikladnima za serijsku proizvodnju.
Automatski tokarilice mogu automatski dovršiti višeprocesnu obradu malih i srednjih izratka prema određenom programu, automatski učitavati i istovarati materijale, te opetovano obrađivati ​​seriju istih izradaka, pogodnih za masovnu proizvodnju.
Poluautomatski strugovi s više oštrica mogu se podijeliti na jednoosne, višeosne, vodoravne i okomite tipove. Raspored vodoravnog tokarilice s jednom osi sličan je rasporedu običnog tokarilice, ali dva seta držača alata postavljena su ispred, straga ili gore i dolje na vretenu, redom, za obradu radnih komada kao što su diskovi, prstenovi i osovine. Njegova produktivnost je 3-5 puta veća od produktivnosti običnog tokarskog stroja.
Kopirni tokarski stroj može imitirati oblik i veličinu predloška ili uzorka, automatski dovršiti ciklus obrade izratka i prikladan je za malu i serijsku proizvodnju izradaka složenog oblika. Njegova produktivnost je 10-15 puta veća od produktivnosti običnog tokarskog stroja. Postoje različiti tipovi poput držača s više oštrica, s više osi, tipa stezne glave i okomitog tipa.
Vreteno vertikalnog tokarilice je okomito na vodoravnu ravninu, radni komad je stegnut na vodoravnom rotirajućem radnom stolu, a držač alata pomiče se na poprečnoj gredi ili stupu. Prikladan za obradu velikih, teških obradaka koji se teško postavljaju na obične tokarilice, općenito podijeljen u dvije kategorije: s jednim stupom i s dva stupca.
Tokarski stroj s lopatastim zubima vrši radijalno povratno kretanje na držaču alata tijekom tokarenja, a koristi se za oblikovanje površina zuba glodala s lopatom, ploča za kuhanje itd. Obično opremljen nastavcima za brušenje, mali brusni kotač pokretan zasebnim električnim motorom brusi zub površinski.
Specijalizirani tokarilice su tokarilice koje se koriste za obradu specifičnih površina određenih vrsta obradaka, kao što su tokarilice radilice, tokarilice bregaste osovine, tokarilice s kotačima, tokarilice s osovinama, tokarilice s valjcima i tokarilice za ingote.
Zglobni strugovi se uglavnom koriste za tokarenje, ali nakon dodavanja nekih posebnih komponenti i pribora, mogu se koristiti i za bušenje, glodanje, bušenje, umetanje, brušenje i druge obrade. Imaju karakteristiku "jednog stroja s više funkcija" i prikladni su za popravke na inženjerskim vozilima, brodovima ili mobilnim stanicama za popravak.
2, stroj za bušenje
Iako je zanatska industrija u tvornici relativno zaostala, osposobila je i stvorila mnoge kvalificirane radnike. Iako nisu stručnjaci za proizvodnju strojeva, mogu izraditi razne ručno izrađene alate, poput noževa, pila, igala, svrdla, čunjeva, brusilica, kao i osovina, rukavaca, zupčanika, okvira kreveta i tako dalje. U stvari, strojevi su sastavljeni od ovih komponenti.
Najraniji dizajner strojeva za bušenje, Da Vinci strojevi za bušenje, bio je poznat kao "majka strojeva". Kad smo kod dosadnih strojeva, prvo ćemo govoriti o Leonardu da Vinciju. Ova legendarna figura možda je bila dizajner najranijeg stroja za bušenje korištenog za obradu metala. Stroj za bušenje koji je dizajnirao pokreće se hidrauličkim ili nožnim pedalama, a alati za bušenje okreću se čvrsto uz radni komad, dok je radni komad fiksiran na mobilnoj platformi koju pokreće dizalica. Godine 1540. drugi je slikar naslikao sliku "Pirotehnika", koja je također imala isti dijagram dosadnog stroja. U to vrijeme, bušilica se posebno koristila za preciznu obradu šupljih odljevaka.
Rođen je prvi stroj za bušenje za obradu topovskih cijevi (Wilkinson, 1775.). U 17. stoljeću, zbog vojnih potreba, razvoj topničke proizvodnje bio je vrlo brz, a kako proizvesti topničku cijev postao je veliki problem koji su ljudi morali hitno riješiti.
Prvi pravi stroj za bušenje na svijetu izumio je Wilkinson 1775. godine. Zapravo, da budemo precizni, Wilkinsonov stroj za bušenje je stroj za bušenje sposoban za preciznu obradu topova. To je šuplja cilindrična šipka za bušenje s oba kraja ugrađena na ležajeve.
Godine 1728. Wilkinson je rođen u Sjedinjenim Državama. U dobi od 20 godina preselio se u Staffordshire i izgradio prvu peć za taljenje željeza u Bilestonu. Stoga je Wilkinson poznat kao "majstor kovača Staffordshirea". Godine 1775., u dobi od 47 godina, Wilkinson je kontinuirano radio u očevoj tvornici i konačno proizveo ovaj novi stroj koji je mogao bušiti cijev topa s rijetkom preciznošću. Zanimljivo je da je nakon Wilkinsonove smrti 1808. godine pokopan u lijesu od lijevanog željeza koji je sam dizajnirao.
3. Strojevi za bušenje dali su značajan doprinos Wattovom parnom stroju. Da nije bilo parnih strojeva, prvi val industrijske revolucije ne bi se dogodio u to vrijeme. Sam razvoj i primjena parnog stroja, osim nužnih društvenih mogućnosti, zahtijeva i neke tehnološke preduvjete koji se ne mogu zanemariti, jer izrada dijelova parnog stroja nije tako laka kao stolari režu drva. Metal je potrebno oblikovati u posebne oblike, a zahtjevi za preciznošću obrade su visoki. Bez odgovarajuće tehničke opreme to nije moguće postići. Na primjer, u proizvodnji cilindara i klipova parnih strojeva, preciznost vanjskog promjera potrebnog tijekom procesa proizvodnje klipa može se mjeriti izvana tijekom rezanja, ali ispuniti zahtjeve preciznosti unutarnjeg promjera cilindra, nije lako postići korištenjem općih metoda strojne obrade.
Smith je bio najistaknutiji strojarski tehničar 18. stoljeća. Smith je dizajnirao ukupno 43 opreme za turbine na vodu i vjetar. Prilikom izrade parnog stroja, Smithov najizazovniji zadatak bila je obrada cilindara. Vrlo je teško strojno obraditi unutarnji krug velikog cilindra u krug. Zbog toga je Smith izradio poseban alatni stroj za rezanje unutarnjeg kruga cilindra u željezari Karen. Ova vrsta bušilice, koju pokreće vodeni kotač, opremljena je alatom za rezanje na prednjem kraju dugačke osovine, koja se može okretati unutar cilindra kako bi obradila njegov unutarnji krug. Zbog ugradnje alata za rezanje na prednji kraj duge osovine, mogu se pojaviti problemi kao što je otklon osovine, što otežava strojnu obradu istinski kružnog cilindra. Zbog toga je Smith morao više puta mijenjati položaj cilindra za strojnu obradu.
Stroj za bušenje koji je izumio Wilkinson 1774. odigrao je značajnu ulogu u rješavanju ovog problema. Ova vrsta stroja za bušenje koristi vodeni kotač za rotiranje cilindra materijala i njegovo poravnavanje sa središnjim fiksnim alatom za pogon. Zbog relativnog gibanja između alata i materijala, materijal se buši u cilindrične rupe s velikom točnošću. U to je vrijeme pomoću stroja za bušenje izrađen cilindar promjera 72 inča, s greškom koja nije prelazila debljinu kovanice od šest penija. Prema suvremenoj tehnologiji, to je značajna margina pogreške, ali u tadašnjim uvjetima već je bilo prilično izazovno doći do te razine.
No, Wilkinsonov izum nije podnio zahtjev za patentnu zaštitu, a ljudi su ga oponašali i ugrađivali jedan za drugim. Godine 1802. Watt je također govorio o Wilkinsonovom izumu u svojoj knjizi i replicirao ga u svojoj tvornici željeza u Sohou. U budućnosti je Watt također koristio Wilkinsonov čarobni stroj za proizvodnju cilindara i klipova parnih strojeva. Izvorno, za klip je bilo moguće izmjeriti veličinu tijekom rezanja s vanjske strane, ali za cilindar to nije bilo tako jednostavno i moralo se koristiti strojem za bušenje. U to je vrijeme Watt koristio vodeni kotač da okrene metalni cilindar i gurne središnje fiksiran alat prema naprijed kako bi prerezao unutrašnjost cilindra. Kao rezultat toga, cilindar promjera 75 inča imao je pogrešku manju od debljine kovanice, što je bilo vrlo napredno u tom području.
4. Rođenje strojeva za bušenje s podizanjem radnog stola (Hutton, 1885.) U sljedećim desetljećima napravljena su mnoga poboljšanja Wilkinsonovih strojeva za bušenje. Godine 1885. Hutton u Engleskoj proizveo je bušilicu s podizanjem radnog stola, koja je postala prototip modernih bušilica.
3, Glodalica
U 19. stoljeću Britanci su izumili strojeve za bušenje i blanjanje za potrebe industrijske revolucije poput parnog stroja, dok su se Amerikanci fokusirali na izum glodalica za proizvodnju velikog broja oružja. Glodalica je stroj s glodalicama različitih oblika, kojima se mogu rezati obradaci posebnih oblika, poput spiralnih utora, oblika zupčanika itd.
Još 1664. godine britanski znanstvenik Hooke oslonio se na rotirajuće kružne rezne alate kako bi stvorio stroj za rezanje, koji bi se mogao smatrati primitivnom glodalicom, ali u to vrijeme društvo nije oduševljeno reagiralo na njega. 1840-ih Pratt je dizajnirao takozvanu Lincolnovu glodalicu. Naravno, onaj koji je istinski utvrdio mjesto glodalica u proizvodnji strojeva je Amerikanac Whitney.
1. Prva obična glodalica (Whitney, 1818.) Godine 1818. Whitney je proizveo prvu običnu glodalicu na svijetu, ali je patent za glodalicu dobio britanski izumitelj Bodmer (izumitelj portalne blanje s uređajem za uvlačenje alata) 1839. Zbog skupoće glodalica u to vrijeme nije bilo puno upita.
Prva univerzalna glodalica (Brown, 1862.) ponovno je postala aktivna u Sjedinjenim Državama nakon razdoblja zatišja. Nasuprot tome, za Whitneyja i Pratta može se samo reći da su postavili temelje za izum i primjenu strojeva za mljevenje, a pravo postignuće izuma strojeva za mljevenje koje se može primijeniti na različite tvorničke operacije trebalo bi pripadati američkom inženjeru Josephu Brownu.
Godine 1862., Brown iz Sjedinjenih Država proizveo je prvu univerzalnu glodalicu na svijetu, koja je bila revolucionarno postignuće opremljenom univerzalnim diskovima za indeksiranje i sveobuhvatnim glodalicama. Radni stol univerzalne glodalice može se okretati pod određenim kutom u vodoravnom smjeru i opremljen je priborom kao što je glava glodala. Univerzalna glodalica koju je dizajnirao bila je vrlo uspješna kada je bila izložena na izložbi u Parizu 1867. godine. U isto vrijeme, Brown je dizajnirao i oblikovanu glodalicu koja se ne bi deformirala ni nakon brušenja, a zatim je proizveo brusilicu za glodala, čime je glodalica dovedena na sadašnju razinu.
4, Stroj za blanjanje
U procesu izuma mnoge su stvari često komplementarne i međusobno povezane: da bi se proizveo parni stroj, potreban je stroj za bušenje; Nakon izuma parnog stroja, pojavila se potreba za portalnom blanjalicom u smislu zahtjeva procesa. Može se reći da je izum parnog stroja doveo do razvoja "radnog matičnog stroja" od bušilica i tokarilica do dizajna portalnih blanjalica. Zapravo, blanjalica je vrsta metalne blanje.
1. Portalnu blanju za obradu velikih ravnih površina (1839.) razvili su mnogi tehničari počevši od ranog 19. stoljeća zbog potrebe za ravnom obradom sjedišta ventila parnih strojeva. Među njima su bili Richard Robert, Richard Pratt, James Fox i Joseph Clement, koji su samostalno proizvodili portalne blanje unutar 25 godina počevši od 1814. Ova vrsta portalne blanje koristi se za fiksiranje obrađenog predmeta na klipnu platformu, a blanjalica reže jedan strani obrađivanog predmeta. Međutim, ova vrsta blanjalice još nema uređaj za uvlačenje oštrice i u procesu je prijelaza iz "alata" u "stroj". Godine 1839. Britanac po imenu Bodmore konačno je dizajnirao portalnu blanjalicu s uređajem za ubacivanje noževa.
2. Hlada za obradu malih ravnih površina. Drugi Britanac, Nesmith, izumio je i proizveo blanjalicu za kravlju glavu za obradu malih ravnih površina u roku od 40 godina od 1831. Ona može fiksirati obrađeni predmet na krevetu dok se alat za rezanje pomiče naprijed-natrag.
Naknadno, zbog usavršavanja alata i pojave elektromotora, portalne blanjalice su se razvile prema brzom rezanju i visokoj preciznosti s jedne strane, te prema masovnoj proizvodnji s druge strane.
5, Stroj za brušenje
Mljevenje je drevna tehnologija poznata ljudima od davnina. U doba paleolitika ova se tehnologija koristila za brušenje kamenih alata. U budućnosti, uz korištenje metalnih alata, promoviran je razvoj tehnologije brušenja. Međutim, projektiranje poznatih strojeva za mljevenje još uvijek je moderna stvar, čak iu ranom 19. stoljeću ljudi su još uvijek koristili rotirajuće prirodno kamenje za mljevenje kako bi došli u kontakt s obrađenim predmetom za brušenje.
1. Prvi stroj za brušenje (1864.) Godine 1864. Sjedinjene Države proizvele su prvi stroj za brušenje na svijetu, koji je bio uređaj koji je postavljao brusne ploče na klizna kolica tokarskog stroja i opremao ga automatskim prijenosom. Nakon 12 godina, Brown iz Sjedinjenih Država izumio je univerzalni mlin koji je bio blizak modernim strojevima za mljevenje.
2. Prvi stroj za bušenje (Whitworth, 1862.). Oko 1850. Nijemac Mattignoni prvi je napravio Fried Dough Twists svrdla za bušenje metala; Na Međunarodnoj izložbi održanoj u Londonu u Engleskoj 1862., Britanac Whitworth izložio je stroj za bušenje s okvirom kućišta od lijevanog željeza na pogon, koji je postao prototip modernih strojeva za bušenje.
U budućnosti će se pojavljivati ​​različiti strojevi za bušenje jedan za drugim, uključujući strojeve za bušenje s klackalicom, strojeve za bušenje opremljene mehanizmima za automatsko pomicanje i višeosne bušilice koje mogu bušiti više rupa odjednom. Zbog poboljšanja materijala alata i svrdla, kao i upotrebe elektromotora, konačno su proizvedeni veliki strojevi za bušenje visokih performansi.