история настольного горизонтально фрезерного станка

История развития станков фрезерной группы

История развития фрезерных станков 1. Фрезерные станки для фрезерования зубьев колес. Наиболее старыми фрезерными станками являются станки, предназна¬ченные для нарезания зубчатых колес. В этих станках уже в начале XVIII в. имелись два важнейших узла: делительное устройство и зубо¬резная установка. Каждый из этих узлов до XVIII в. развивался самостоя¬тельно, а затем они соединились в одной конструкции.Наиболее старая делительная шайба (рис.1), изготовленная в 1564 г. На ней были нанесены концентрические окружности, разделен¬ные на определенное число частей, а также имелось отверстие для насадки на штырь для удобства разметки заготовки. Как отмечает Фельдхауз, делительная шайба была расчерчена с обеих сторон. С одной стороны она имела 11 концентрических окружностей со 120 делениями, а с другой — 10 окружностей с 768 делениями. Такое большое количество делений позволяло размечать зубчатые колеса с любым числом зубьев в пределах потребности того времени.

Файл:Станок1.jpg Рис. 1. Шайба для деления заготовок при нарезании зубчатых колес. 1564 г. Изготовление зубчатых колес требовало очень большой затраты труда. Сделанные вручную по разметке, даже выполненной со специальными приспособлениями, они не были точными. Потребность в изготовлении мелких зубчатых колес для карманных часов, получивших к концу XVII в. значительное распространение, вызвала настойчивую необходимость в ме¬ханизации труда. Первое устройство для механизации процесса разметки зубьев и их нарезания было описано крупнейшим французским инженером-приборо¬строителем Никола Бионом в 1709 г. под названием «устройство для дела¬ния и нарезания колес и шестерен для часов или платформа для часовщи¬ков». Оно было предназначено для нарезания небольших зубчатых колес стенных и карманных часов. Бион указывал, что «эта машина очень удобна и сберегает много времени часовщикам при нарезании зубьев и делит очень точно». Чертежи устройства, данные Бионом, изображены на рис. 2.

Самой существенной частью устройства для деления являлся изготов¬ленный из латуни делительный диск А, имевший в диаметре 7—8 дюймов. На диск были нанесены концентрические окружности, разделенные на раз¬личное число частей, четных или нечетных. При делении всегда отыски¬вали делитель. Точки делений наносились острым кернером. Делительным диском можно было пользоваться при нарезании зубьев без приспособления для разметки. В этом случае за¬готовку колеса надевали на ось, про¬ходившую через центр делительного диска, и разметку вели с помощью линейки, один конец которой ориен¬тировали на центр диска, а другой — на очередное деление соответствую¬щей концентрической окружности.

Файл:Станок2.jpg На рис. 2 представлены: вид, машины сверху (а), сбоку (б), отдельно вид устройства, для фрезерования (в), а также узлы: фиксатора-указателя (г) и оси с гай¬ками и шайбами для закрепления за¬готовки (д). В конструкции, описанной Бионом, впервые для нужд обработки ме¬таллов были применены совместно делительный диск и фреза, что является весьма важным фактом в области создания металлорежущего оборудова¬ния. Никола Бион писал о том, что станок предназначен только для ча¬совщиков. В 1724 г. А. К. Нартов изготовил зуборезно-фрезерный станок большего размера, который он предназначал для нарезания зубчатых колес для любых машин, в том числе для токарных станков. Станок (рис. 3) имел три основных узла: станину, делительно-поворотное и закрепляющее устройство, и механизм, служивший для под¬ведения фрезы к обрабатываемому изделию и ее вращения.

Файл:Станок3.jpg Рис. 3. Зуборезно-фрезерный станок, изготовленный А. К. Нарто¬вым около 1724 г. Заме¬чательной особенностью станка является то, что он целиком построен из металла. Станки, полностью изготовленные из металла, получили распро¬странение значительно позднее, в XIX в. В какой мере этот станок является конструкцией самого А. К. Нар¬това, сказать трудно, так как в своем доношении Петру I от 19 марта 1719 г. он упоминает, что видел в Лондоне «махину, что нарезывает лег¬ким способом зубцы у колеса. Устройство, подобное станку Нартова, описано у Биона, с книгой которого Нартов мог быть знаком, она в Пе¬тербурге имелась. Заслугой Нартова здесь следует считать то, что он впервые применил новую конструкцию механизма к созданию станка для изготовления зубчатых колес любых машин, а не только часов. На рис. 4 представлен чертеж станка для нарезания зубьев, рабо¬тавшего в 30-х годах XIX в. на Нижне-Иргинском заводе на Урале.

%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BA4 Рис. 4. Зуборезный станок Нижне-Иргинского завода. 30-е годы XIX в.

На станке имелся делительный диск 1 с пружинным фиксатором 2, соединенный неподвижно с делительным диском стержень 3, на котором Шайбами и гайками крепилась заготовка. Мощная цилиндрическая на¬правляющая 4 служила опорой для узла фрезы, который мог переме¬щаться при вращении ходового винта 5. Привод фрезы был механизирован. Крутящий момент воспринимался трехступенчатым шкивом 6, на одном валике с которым сидела фреза 7. Любопытной особенностью станка является люнет 8, поддерживавший обрабатываемый край заготовки для предотвращения прогиба и вибраций. Наличие люнета свидетельствует о нарезании на станке колес большого диаметра. Люнет мог быть в за¬висимости от размеров заготовки перемещен по направляющей 4, а опор1-ная его часть поднята или опущена. Делительный диск с пружинным фиксатором и установленной для обработки заготовкой, так же как и в ранее описанной конструкции, мог Перемещаться по двум направляющим при вращении ходового винта, Проходившего сквозь гайку. Это производилось при установочных пере¬мещениях. Фреза приводилась в движение от приемного рабочего шкива, рядом имелся холостой шкив. Изменение положения фрезы в вертикаль-йой плоскости, нужное для прорезапия впадины по всей ширине за¬готовки колеса, достигалось с помощью нажатия на рукоятку рычажного механизма. Изменения положения фрезы в горизонтальной плоскости, Необходимые для выборки впадины на полную глубину, достигались при вращении специальной рукоятки. Как видно из рассмотрения конструкций зуборезных станков конца первой трети XIX в., оформление отдельных узлов этих станков отра¬зило рост технического уменья русских машиностроителей за столетие. Протекшее со времени изготовления станка Нартова. В первую очередь следует отметить использование пары ходовой винт-маточная гайка, которая вошла к тому времени в конструкции всех зуборезных станков. Однако принципиальных изменений в основной идее станка за столетие не произошло. То же самое можно сказать об иностранных конструкциях. В 30-х годах XIX в. в русской печати появились описания двух усовершенствованных станков для нарезания зубьев. Из эти описаний можно более подробно выяснить характер улучшений, внесенных в соответствии с достижениями машиностроения в конструкции, предлагавшиеся еще Бионом и осуществленные Нартовым в первой четверти XVIII в.

Читайте также:  малков павел викторович росстат биография

Усовершенствования, внесенные в конструкцию станка на Алексан¬дровской мануфактуре в Петербурге (рис.5), позволили повысить его производительность; вместе с тем была создана возможность обработки зубчатых колес любых размеров (вернее, до диаметра 2 м, что полностью удовлетворяло потребности) и с любым числом зубьев, какое могло быть нужным в то время. Машина была рассчитана на приведение ее в движение «силою общего движителя (паров), посредством привода, состоящего в передаче вращательного движения шкиву. В ее конструкции ясно обозначены три узла: станина, механизм приведения в движение фрезы и механизм для поворотов нарезаемого зубчатого колеса. Массивная станина была собрана из крупных чугунных отливок на болтах. Сверху она имела направляющие, одну плоскую, другую V-образную, по которым могли перемещаться салазки с установленной на них фрезерной головкой. При нарезании косозубых колес возникала потребность в установке фрезы под углом. Для этого требовалось ослабить болт, повернуть пластину на заданный угол и снова затя¬нуть болт. Положение пластин относительно друг друга фиксиро¬валось также пальцами, которые могли перемещаться в прорезях. Для перемещения фрезерной головки вдоль станины по направ¬ляющим имелся ходовой винт, а в салазках была укреплена маточная гайка. Винт вращался с помощью рукоятки-маховичка. На Александровской мануфактуре в 30-х годах XIX в. фрезерование получило большое распространение. Вследствие этого потребовалась разработка и постройка специального станка для нарезания зубьев фрез. Часть чертежей нового станка, приложенных к описанию, сделан¬ному Хатунцовым, приведена на рис. 6.

Рис. 6, Станок для нарезания зубьев фрез Александровской мануфактуры в Петербурге, Около 1838 г.

Станок был предназначен для нарезания зубьев на заготовках фрез, прошедших токарную обработку. Откованные резцы обтачиваются прежде всего на обыкновенном то¬карном станке, где придают им такой вид, какой требует их употребле¬ние, т. е. внешняя окружность их, ограниченная с боков небольшими плоскими желобками, округляется дугою радиуса половины толщины резца при внешней окружности. Таким образом, заготовки, выкованные «из лучшей литой стали» и прошедшие токарную обработку, весьма близки к современным нам. Габариты станка невелики, устанавливался он на прочном деревянном верстаке. Схема станка принципиально не отличается от схем XVIII в., однако конструктивное оформление соответствовало уже другой эпохе (XIX в.). Станок имел устройство для закрепления и поворота обрабаты¬ваемой детали, станину, а также характерный узел — опускающуюся на заготовку фрезу. Последняя была объединена рамой с механизмом, приво¬дившим ее в движение, и весь узел в целом мог совершать качания от¬носительно горизонтальной оси. Фреза имела вид усеченного конуса с нанесенными на поверхности продольными канавками, образующими зубья. Фреза была предназначена для прорезания зубьев лишь на одной стороне заготовки. Поэтому сначала зубья нарезались только на половину толщины заготовки. После этого заготовку переворачивали и прорезали зубья насквозь. На рис. 7 представлен незаконченный эскиз станка для фрезеро¬вания зубчатых колес, сконструированного Черепановыми и работав¬шего в Выйском механическом заведении. Этот станок был приспособлен для изготовления конических зубчатых колес. Несмотря на то что чертеж не закончен, он дает достаточную воз¬можность ознакомиться с этим станком Черепановых, являющимся ори¬гинальным по своей конструкции. Наличие трех ходовых винтов позволяло перемещать фрезу в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях. Станок был полностью меха¬низированным, приводимым в движение от трансмиссии, и уже по одному этому его конструкция являлась прогрессивной. Делительный диск, просуществовавший к тому времени около трех столетий, впервые на станке для фрезерования зубьев был Черепановыми заменен зубчатым колесом. Файл:Станок7.jpg

Рис 7. Зуборезный станок Черепановых. 1-я полов. XIX в.

При станке имелась таблица, в которой было указано, что при пово¬роте колеса на определенное число зубьев будет нарезаться колесо с соответствующим числом. зубьев. Таких вариантов могло быть очень много, так как число зубьев колеса было велико (более 120). В результате рассмотрения чертежа станка для фрезерования зубьев, сконструированного Черепановыми, необходимо сделать тот вывод, что он имел рациональную конструкцию, а делительный механизм был вполне оригинальным и значительно более удобным, чем делительная шайба, ставшая уже ко времени деятельности Черепановых традиционной.

2. Станки для фрезерования поверхностей

Наиболее ранним применением фрезерования для обработки пло¬скостей явилась установка для фрезерования плоскости крупной детали астрономического прибора, осуществленная в Китае в 1668 г. Обра¬батываемая деталь была установлена и закреплена на каменном фунда¬менте. Две фрезы (или два ее сектора) были прикреплены к балке, имев¬шей возможность вращаться вокруг центра, совпадавшего с центром обрабатываемой детали. Глубина резания регулировалась укладкой тяжестей на режущий инструмент. Вся установка приводилась в дви¬жение мулом. Таким образом, идея применения фрез для обработки плоскостей возникла достаточно давно. Однако лишь в начале XIX в. требования производства вызвали к жизни первые конструкции станков, имевших промышленное значение. Ко второй четверти XVIII в. относится описанный А. К. Нартовым станок для фрезерования сфероидаль¬ных углублений на художественных изделиях из кости. Таким образом, промышленному применению фрезерования поверхностей предшество¬вало его использование вне сферы основного общественного производ¬ства. Вспомним, что так же обстояло дело и с использованием сложных токарных станков. На рис. 8 представлен чертеж станка для фрезерования грибооб¬разной фрезой внутри костяных бокалов впадин, имевших вид следа от вдавленного шара. При черчении перспектива в изображении дета¬лей была плохо соблюдена, особенно неправильно вычерчены зубчатые колеса. Этим данный чертеж невыгодно отличается от других чертежей, представленных в труде А. К. Нартова. Рассмотренный станок является первым фрезерным станком, не пред¬назначенным для нарезания зубьев колес. Лишь более 70 лет спустя американец Илай Уитни применил фрезерование, не связанное с нарезанием зубьев, Файл:Станок8.jpg Рис. 8. Станок для фрезерования грибовидной фрезой. для производственных нужд. Но это уже не могло быть новинкой. Предыдущие поколения механиков разработали принцип фрезерования. Заслуга Уитни состояла в том, что он первым внедрил их в производство. Одним из первых фрезерных станков, предназначенных для обработки плоскостей, выборки канавок и тому подобных работ, в которых фрезе¬рование заменяло точение, строгание и другие виды обработки металла, был станок И. Уитни, построенный им около 1818 г. и эксплуатировав¬шийся на его оружейном заводе в Уитнивилле близ Нью- Хевена в США. Файл:Станок9.jpg Рис. 9. Фрезерный станок И. Уитни. 1818 г

Читайте также:  история возникновения актерского мастерства

Это устройство позволяло с помощью рукоятки включать и выключать фрезу. Еще ближе к современным конструкциям фрезерный станок, постро¬енный в 1835 г. американской фирмой «Гей, Сильвер и К0» эксплуатировавшийся на заводе Бэкстера Уитни еще в 1908 г. Станок был установлен на большой деревянной колоде. Главное движение получалось от шкива с плоскоременной передачей. На одном валу со шкивом сидело небольшое зубчатое колесо, которое находилось в зацеплении с другим

Рис. 11. Фрезерный станок, специализированный на обработке гра¬ней гаек, фирмы Нэсмит и Гейскел. 1840 г.

колесом, имевшим примерно равное число зубьев. Последнее было поса¬жено на оправку. На этой же оправке сидела и фреза, предназначенная для обработки плоскостей. Движение перемещения стола осуществлялось аналогично описанному на станке И. Уитпи. На столе станка находилось приспособление для установки и закреп¬ления обрабатываемых деталей — планок. Узлом станка Гея, принципиально отличным от станка Уитни, яв¬ляется вновь появившееся устройство для вертикального установочного перемещения фрезы. Оно в дальнейшем было заменено более удобным и надежным устройством для подъема стола. Исключительный интерес представляет горизонтально-фрезерный ста¬нок фирмы Нэсмит и Гейскел в Манчестере. Станок был специализирован для фрезерования граней гаек, т. е. для массового производства. Это один из первых станков, специализированных для массового изготовления деталей машин невоенного характера. Устройство станка видно на рис. 11. В данном случае отсутствует надоб¬ность в точном соответствии между главным движением и движением подачи. Поэтому движение подачи обеспечено простейшим способом — гибкой связью и храповым механизмом. Поражает целесообразность и современный нам вид поворотного приспособления для установки и за¬крепления обрабатываемой детали. Аналогичное устройство широко применяется в наши дни. В этом установочно-зажимном приспособле¬нии предусмотрена даже возможность объединения нескольких мелких гаек на одной оправке с тем, чтобы обрабатывать их все вместе. Это вполне соответствует современным нам методам конструирования приспособле¬ний металлорежущих станков. Чертеж в верхнем правом углу рис. 11 показывает, что этот станок по замыслу конструкторов мог быть использован не только как специа¬лизированный, но и как обычный горизонтально-фрезерный. Фрезерный станок фирмы Линкольн, построенный в 1855 г., уже не имеет экзотических элементов вроде деревянной колоды, которая заменена литой станиной. Однако движение стола здесь, так же как и в предыдущих фрезерных станках, получалось через ременную передачу и червячный механизм. Станок дополнен ходовым винтом с маховичком, предназначенным для перемещения стола вдоль станины вручную. Уста¬новочное перемещение фрезы по вертикали осуществляется с помощью перемещения подшипников оправки.

На показан чертеж горизонтально-фрезерного станка Ижевского оружейного завода. Станок был предназначен для обработки набором фрез, собранных на одной оправке. Этот станок, совсем не имевший в своей конструкции каких-либо следов «младенческого» периода станко¬строения, был устроен просто и целесообразно.

3. Современные фрезерные станки. Современные фрезерные станки относятся к 6-й группе металлорежущих станков, которые имеют весьма широкую область примене¬ния и разделяются на две основные группы: станки общего назна¬чения и специализированные. %D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BA12 Рис. 13 Фрезерные станки: а — консольные вертикально-фрезерные станки; б — фрезерные станки непре¬рывного действия (карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные); в — копиро¬вальные (вертикальные и горизонтальные) фрезерные станки; г — вертикально-фрезерные бесконсольные станки; д — продольно-фрезерные станки; е — широ¬коуниверсальные фрезерные станки (консольные и бесконсольные); ж — гори¬зонтальные консольно-фрезерные станки К первой группе относятся станки консольные и бесконсольные, продольно-фрезерные, станки не¬прерывного фрезерования (карусельные и барабанные). Ко вто¬рой группе относятся станки копировально-фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпононофрезерные, шлицефрезерные и др. Классификация фрезерных станков показана на рис. 13.где приве¬дено девять типов станков шестой группы. Каждый станок имеет свой шифр, первая цифра в котором обозначает группу станка, вторая — его тип (1 — консльные вертикально-фрезерные (рис. 13,а), 2 — непрерывного действия (рис. 13, б), 4 — копиро¬вальные (рис. 13, в) и гравированные, 5 — вертикальные бес¬консольные (рис. 13, г) (с крестовым столом), 6 — продольно-фрезерные (рис. 6, д), 7 — широкоуниверсальные (рис. 6, е), 8 — консольные, горизонтальные (рис. 6, ж), 9 — разные. К нашему времени станки фрезерной группы только усовершенствовались и автоматизировались. Делились на подгруппы по назначению и выполняемым работам.

Читайте также:  риижт ростов на дону история

В заключение можно сказать чторассмотрение конструкций фрезерных станков позволяет сделать вывод, что к середине XIX в. эти конструкции приобрели те формы, ко¬торые в дальнейшем подвергались лишь отдельным усовершенствованиям, основные же принципы конструкций уже не менялись. Толчком для модернизации и усовершенствования станков фрезерной группы послужило разнообразия видов, размеров изготовляемых деталей, серийного и массового производства.

Источник

История создания станков

1

История фрезерных станков, как и любого другого производственного механизма, длинная и многогранная. Ученные и изобретатели разных поколений, начиная с Леонардо Да Винчи, трудились и открывали новые принципы взаимодействия механизмов, получив устройство, которое облегчило тяжелый труд обработки различных материалов. С давних времен человечество не стояло на месте, изобретало и усовершенствовало приспособления, делая их более автоматизированными, с минимальным участием человека в истории создания

Итальянский ученый, писатель, художник и изобретатель Леонардо Да Винчи первым описал принцип фрезерования в 16 веке. Эскиз ученного представлял собой вращающийся круглый напильник. Позже в 1668 году в Китае принцип фрезерования был применен для обработки плоскости крупной детали астрономического прибора. Он был изобретен Фердинанндом Фербистом. Император Китая для изготовления астрономического прибора потребовал создать бронзовое кольцо. Для его создания Фердинанд положил отлитую заготовку на твердый фундамент

Позднее, к половине XVIII века в 1725 году русским ученым Андреем Константиновичем Нартовым в рукописи «Театрум Махинарум» был описал фрезерный станок для обработки углублений на изделиях из кости.

2

Только в 19 веке американец Эли Уитни использовал принцип обработки материала с помощью фрезы для производственных нужд. Уитни первым внедрил фрезерный аппарат для создания канавок, обработки материалов, что заменяло строгание и другие виды обработки материалов.
Продолжаем историю создания.
История указывает, что молодой изобретатель Эли Уитни 1805 году получил заказ на изготовление 10 000 ружей. Для такого объема необходимо было усовершенствовать аппарат. Детали оружий обрабатывались по лекалу с помощью метода обката фрезой. Данная система требовала людей с высокой квалификацией и знанием дела. Для каждой операции с деталями был оборудовал отдельный аппарат. Только в 1811 года заказ был выполнен, но не полностью. Несмотря на это, Уитни был дан еще один заказ, но уже на 15 000 оружий, который был сделан за 2 года.

Станок Эли Уитни являлся консольным, имел автоматическую подачу через червячную (так называют механическую передачу, которая реализуется при помощи зацепления резьбы ведущего вала и связанного с ним зубчатого колеса). Он состоял из рабочего стола, передаточного вала червяка, 1 шпинделя, червячного колеса, ручки для подачи. Созданный в 1818 году он использовался на оружейном заводе в Уитнивилле около Нью-Хевена в Америке.

3

4

5

6

История создания фрезерного станка

Устройство фрезерного аппарата Эли Уитни. Основание было сделано из деревянного бруса, который опирался на железные подножки. Шпиндель диаметром 62 мм поддерживали два подшипника из металла. Между последними располагался двухступенчатый шкив из дерева, приводившиеся в движение ремнем. К нижней части бруса был прикреплен еще один брус, который представлял собой опору для кронштейна, поддерживающего валик механизма подачи. На валике находился деревянный шкив, который приводил его в движение и бронзовый червяк. Червячный вал расположен в зацеплении с зубчатым колесом, который был посажен на винт, осуществлявший механическую подачу стола лучшую в истории создании станков

Данный аппарат на половину был создан из дерева и имел грубый, кустарный вид. К тому времени на большинстве оружейных заводах уже отказались от механизмов из древесины. Тем не менее, с точки зрения конструкторской мысли, он отвечал всем требованиям совершенства и новаторства, так как в нем было немало автоматизированных частей, которые используются и по сей день.

Изобретатель не остановился на достигнутом и в 1921 году усовершенствовал его, добавив автоматическую подачу и вертикальную автоматическую подачу шпинделя.

7

8

Данный аппарат являлся первым из более автоматизированных, со времени фрезерного устройства Эли Уитни и был использован на Тульском оружейном заводе для обработки казенной части ствола.

9

Американская фирма «Gay, Silver and Co» сделала большой шаг к современным фрезерным станкам в 1835 году. Аппарат данной фирмы был расположен на колоде, на которой держалась вся конструкция. На волу со шкифов (колесо, которое приводит в движение приводной ремень) располагалось зубчатое колесо, находившееся в сцепке с еще один колесом, которое имело такое количество зубьев, как и первое. Последнее было помещено на оправу. На указанной оправе находилась фреза. На колоде располагалось приспособление для фиксирования обрабатывающей поверхности. Также на нем было расположено устройство для вертикального перемещения фрезы.

Более усовершенствованный аппарат, который первым был использован для производства невоенного характера – станок Жд. Ренни. Данный горизонтально-фрезерный станок был создан для обработки граней гаек. Последний отличался от своих предшественников тем, что в нем отсутствовала необходимость в соответствии главного движения и движения подачи. Движение подачи было обеспечено гибкой связью и храповым механизмом (представляет собой зубчатый механизм, в котором храповик позволяет вращаться только в одном направление и блокирует вращение в противоположном). Современным, по мерках того времени, в фрезерном станке Дж. Ренни являлось поворотное приспособление для установки и закрепления обрабатываемой детали. Данный механизм давал возможность объединить несколько мелких деталей (гаек) на одной оправке для того чтобы обрабатывать больше количество деталей за одно и тоже время. Данные отличительные характеристики используются в современных металлорежущих станках. Фрезерный станок Дж. Ренни мог быть использован не только как специализированный, но и как обычный горизонтально-фрезерный это интересное решение в истории создания

Источник

Поделиться с друзьями
Моря и океаны
Adblock
detector