 |
сделать стартовой |  |
в избранное |
 |
||||||||||
|
| №33июль 2009Оборудование |
| Дедушка металлообработки |
| epps.ru / Архив номеров / №33 июль 2009 / Дедушка металлообработки |
| Его можно называть прародителем практически всего обрабатывающего оборудования, которое мы имеем на сегодняшний день. Как токарному станку, дедушке современного металлообрабатывающего оборудования, работается сегодня? В современном разнообразии металлообрабатывающего оборудования почетное место отдано токарному станку. Не будь его, не было бы сегодня сверлильных, расточных и других групп обрабатывающих станков. Токарный станок позволяет выполнять подрезку торцов, обтачивание конических, фасонных, цилиндрических поверхностей, сверление отверстий, накатку рифлений и многое другое. А после присоединения дополнительных устройств, к без того широкому функционалу станка можно смело добавлять шлифовку, фрезерование, нарезку зубьев и другие виды обработки, значительно расширяющие технологические возможности оборудования. Сегодня у токарей есть все, что пожелает душа специалиста: токарно-винторезные, лоботокарные, токарно-револьверные, токарно-карусельные станки и многошпиндельные токарные автоматы. Бытует даже фраза, сильно похожая на Архимедову: «Дайте специалисту достаточно времени, и он выточит любую деталь». Вообще токарный станок можно смело назвать «дедушкой» всего прочего металлообрабатывающего оборудования. Токарные станки прочно занимают лидирующее место среди всего остального производственного оборудования (около 60 % всех обрабатываемых деталей проходит через токарный станок), но статус прародителя ему присвоен совсем не поэтому. Это сегодня обточка материала плавно перетекла в сугубо промышленную сферу жизни. А нашим предкам приходилось вытачивать и вырезать из камня и дерева львиную долю предметов быта. Первый токарный станок появился еще около 650 гг. до н. э. Но тогда он был мало чем похож на своего сегодняшнего собрата. Судите сами: два соответственно установленных центра, между которыми помешалась заготовка. В дополнение к самому станку обязательно прилагался раб или подмастерье, который собственноручно вращал заготовку в одну и в другую сторону. Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, тем самым, придавая заготовке необходимую форму. Естественно, далеко не всякий материал можно точить силой человеческих рук, пусть даже двоих участников процесса. Поэтому первые станки предназначались только для работы с деревом. Позднее напарнику вручили в руки лук со слабо натянутой тетивой, для того, чтобы двигать заготовку. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг нее. При движении лука то в одну, то в другую сторону, как при движении пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону. В XIV — XV веках инженерная мысль создала станки с ножным приводом, освободив, таким образом, помощника от ответственности за вращение детали и сделав возможным самостоятельную работу одного токаря. К концу жерди, закрепленной над станком, 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. 1450 г. даже был ознаменован созданием привода, похожего на механизм работы ножной швейной машинки ХХ века, который состоял тогда из педали, шатуна и кривошипа. Это же событие сделало так, что заготовка на токарном станке получила вращение в одну сторону в течение всего процесса. Стоит отметить, что работа на таких станках требовала большого мастерства, однако и на этом оборудовании опытные токари могли вытачивать довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, — вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков все еще был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. Отчасти проблему решило появление водяного колесного привода. Оно дало станку мощность в разы большую «одной человеческой силы» и привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. И с середины XIV в. токарные станки, наконец, стали широко использоваться в металлообработке. Но резец по-прежнему закреплялся только рукой токаря, что не могло не вызывать серьезных неудобств при усиленном водой вращении. И вот в 1712 г. механик Петра I Андрей Константинович Нартов изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Поэтому работы над созданием суппорта продолжались. Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Забегая немного вперед, отметим, что потом английский станкостроитель Генри Модсли создал более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной. Однако это не отменяет русским повода для гордости: Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи. Замещение мускульной силы рук человеческих машинным трудом позволило резко увеличить сферы применения металлорежущих станков. Но жажда совершенствования раскрыла другую проблему: как добиться универсальности токарного станка? Наиболее близко подошел к решению задачи француз Ж. Вокансон. В 1751 году он создал токарный станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный. Станок был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях. Дальнейшее развитие устройства токарного станка ознаменовано поиском способа, который позволил бы нарезать резьбу. С небольшим временным отрывом друг от друга, решением задачи занялись английский инженер Д. Рамедон (1778г.) и француз Сено (1795г.). Первый оснастил станок алмазным режущим резцом, который передвигался вдоль вращаемой заготовки. Скорость этого резца задавалась вращением эталонного винта и сменными шестернями — они позволяли получать резьбы с разным шагом. Другим детищем Рамедона стал еще один станок, который давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на детали большей длины, чем длина эталона. Резец продвигался вдоль заготовки с помощью струны, накручивавшейся на центральную шпонку. Что же до француза, то он также предусмотрел сменные шестерни, большой ходовой винт, простой механизированный суппорт. Этот станок был лишен каких-либо украшений, которыми любили облагораживать свои изделия мастера прежде. К концу XVIII века уже упомянутому Генри Модсли удалось создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил собственный же суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка. В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. В 1835 г. Д.Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования. Определившись с набором обязательных элементов, механики взяли курс на автоматизацию токарного оборудования. Теперь многие модели токарных станков уже могут выполнять одновременно более одной операции, что серьезно повышает производительность станков. Кроме того, работа с современными моделями уже не требует тех трудозатрат, которые нужны были античным прототипам. Токарными станками нашего времени достаточно легко управлять, так как их оснащают числовым программным управлением (чаще можно встретить аббревиатуру ЧПУ или УЧПУ). С современным УЧПУ можно создавать, сохранять, накапливать и вновь вызывать при необходимости программы, позволяющие быстро перестраиваться на новый технологический цикл. Главная цель при этом остается той же — повышение производительности станка. Так, специалисты уверены, что стоимость обработки (оперативного времени) составляет около 80 % от всех затрат; тогда как стоимость инструмента не превышает 3-4 %, а стоимость замены инструмента не превышает 1 %. В результате чего сам собой напрашивается закономерный вывод: даже сокращение затрат на приобретение инструмента на 30 % (например, за счет сокращения закупочных цен) способно уменьшить затраты на механическую обработку всего на 1 %; сокращение времени замены изношенного инструмента на 50 % (что соответствует двукратному увеличению стойкости) также повлечет снижение издержек не более чем на 1 %. И только увеличение производительности (сокращение времени обработки) на 20 % сокращает стоимость обработки на 15 %. Причем для того, чтобы тот или иной станок обладал своим УЧПУ, ему совсем не обязательно быть с этим УЧПУ изготовленным — современный принцип автоматизации токарных станков позволяет устанавливать устройство на старые модели. Главное условие, чтобы изношенность станков была разумной. При этом, в среднем, на модернизацию оборудования таким образом заказчику придется затратить до 30-60 % от стоимости самого станка. Экономия, конечно, может достигнуть 40 %, однако риск поломки оборудования из-за неисправности отработавших свой век частей тоже никуда не исчезнет. Особенно веским первый довод выглядит в свете текущей экономической нестабильности, тем более что по прошествии нескольких лет нормальной работы тот самый видавший виды станок с УЧПУ вполне может зарекомендовать себя как надежный рабочий инструмент. Традиционное упоминание о производителях, пожалуй, не даст никакой сверхновой информации, которая отличалась бы от других сегментов станкостроения. Российский рынок демонстрирует уже знакомую тенденцию, когда токарное оборудование европейского производства намного качественнее и, увы, намного дороже российских моделей. Последние, кстати, хоть и уступают в надежности своим зарубежным «коллегам», способны достойно конкурировать с ними на внутреннем рынке за счет более низкой цены. Впрочем опытные представител старшего поколения токарей на работу отечественного токарного оборудования не жалуются. Кузницы кадров советского периода не баловали своих специалистов импортными станками, поэтому и приноровились наши токари превосходно справляться с работой на любом оборудовании. Тем не менее, это совсем не значит, что от совершенствования можно отказаться. Возможно, станки, ориентированные на создание комфортных условий труда могли бы помочь раскрыть свой потенциал многим российским левшам. Иван Дроздов. |
|
| © 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири» Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru © Создание сайта - студия GolDesign.Ru |