ист_тех. Учебник СанктПетербург 2003 Утверждено редакционноиздательским советом спбгиэу рецензенты

• Название: Учебник СанктПетербург 2003 Утверждено редакционноиздательским советом спбгиэу рецензенты
• Анкор: ист_тех.doc
• Дата: 07.04.2018
• Размер: 29.41 Mb.
• Имя файла: ист_тех.doc
• Тип: Учебник; #17761
• страница: 18 из 19

Глава 12. Развитие техники и технологии обработки металлов резанием

12.1. Создание станков от первобытнообщинного общества до средних веков

В неолите (5000 лет до н.э.) первобытным человеком были созданы станки для притирки отверстий (рис.2.4а) и пазов (рис.2.4б) в камнях соответственно с лучковым и ручным приводом.

В Древнем Египте (IV т.л. до н.э. – V в. н.э.) был изобретен токарный станок сначала с ручным веревочным (рис.12.1а) затем с лучновым приводом (рис. 3.3а). В древних станках для привода использовали силу упругости древесной ветви (рис.12.1б), а позже лука (рис.12.1в). Из дерева вытачивали различные миски, крышки, фигурные ножки (рис.12.1г). При этом использовали разнообразные режущие инструменты (рис.12.1д), которые токарь держал в руках.




а

)



б) в)

г) д)

Рис. 12.1. Древние токарные станки: а – древнеегипетский с ручным веревочным приводом; б – древний токарный станок, использующий для привода силу упругости древесной ветви; в – станок с лучевым приводом; г – изделия, изготовленные на токарных станках; д – режущие инструменты древних токарей






а) б)

в) г) д)

Рис. 12.2. Средневековые токарные станки: а – новгородский токарный станок; б – лучковый деревянный станок; в – деревянный станок для обработки стуницы колеса; г – станок для обработки мелких деталей; д – станок с маховым колесом

В Древней Руси (X-XIII в.) с помощью песчаника затачивали холодное оружие: мечи, копья, стрелы. В XV веке был создан новгородский токарный станок (рис.12.2а). Применяли бронзовые и железные режущие инструменты (пилы, долота и т.д.) для изготовления деревянных колец, шахмат и других изделий.

В среднее века (IV-XV вв.) была усовершенствована конструкция лучкового токарного станка, в котором вместо лука (рис.12.2б) стали использовать упругий стержень (рис.12.2в, г). Затем лучковая конструкция была заменена конструкцией с маховым колесом (рис.12.2д), которое приводилось во вращение сначала вручную, а затем силами воды и ветра.

12.2. Совершенствование станков в период от мануфактурного производства до эпохи парового двигателя

В период мануфактурного производства Ж. Бессон изобрел токарный станок с суппортом. В России на Тульском оружейном заводе изобретены станки для рассверливания стволов лушек. Создаются часовые станки, позволяющие производить фрезерование, гравирование, изготавливать зубчатые колеса, барельефы, мебели и т.д.

В 1738 г. А.К. Нартов повторил изобретение токарного станка с механическим суппортом (рис.12.3а). Им был изобретен токарно-копировальный станок (рис.12.3б), на котором вытачивались сложные рисунки (рис.12.3в), строгально-копировальные станки, зубофрезерный станок и другие.

Я.Г. Батищев в 1735 г. создал в Туле станки для обработки поверхности мушкетных стволов. Совершенствуется конструкция токарного станка – маховое колесо помещается под станок и приводится во вращение от педали (рис.12.3г) через шатун и одноколенчатый вал. Было изготовлено подобие шпинделя в оловянных подшипниках. Эскизы токарных станков создает Н.В. Ломоносов.



а) б)



в) г)

Рис. 12.3. Станки периода мануфактурного производства: а – суппорт (резцедержатель А.К. Нартова); б – токарно-копировальный станок А.К. Нартова; в – образец рисунка, выточенного на станке А.К. Нартова; г – токарный станок с маховым колесом

В эпоху парового двигателя (конец XVIII в. – 70 г. XIX в.) И.И. Ползунов создает специальные станки для обработки некоторых частей своей паровой машины, И.П. Кулибин создает ряд станков для изготовления некоторых деталей зубчатых часовых механизмов.

12.3. Развитие станков в эпоху электропривода

В начале XIX в. в Петербурге началось серийное производство токарных станков. На Урале Черепановы создали конструкции станков для производства своих паровозов и в 1835 г. построили завод по производству.

В 1829 г. механик Тульского завода Т. Захава изобрел ряд станков для обработки ружейных стволов (токарные, сверлильные, фрезерные, протяжные). Он первый установил специальное устройство для автоматической остановки суппорты.

В 1829 г. на Луганском заводе механик Л.И. Изгоров построил специальный станок для нарезания наружной и внутренней резьбы на крупногабаритных изделиях.

Металлорежущие станки изготавливаются Колпинским заводом, мастерскими Петербургского технологического института.

Станочный парк на отечественных заводах постепенно растет. Например, на механическом заводе в Костроме, изготавливающем паровые машины для речных пароходов было 34 токарных, 11 сверлильных, 6 строгальных и 5 болторезных и зуборезных станков.

Для привода металлорежущих станков осуществляется переход от центрального парового двигателя к электрическому сначала групповому, а затем индивидуальному.

В конце XIX в. зарождается теория резания металлов. И.А. Тиме вывел формулы для расчета сил резания, объяснил причины вибраций и др. П.А. Афанасьев в 1880 г. исследовал причины снятия стружки и определил величины сил резания. А.В. Гадолин изучил различные методы обработки металлов резанием и разработал теорию конструированию коробки скоростей станка. К.А. Зворыкин разработал схему сил, действующих на резец, предложил формулу для подсчета сил резания с учетом трения, сконструировал самопишущий гидравлический динанометр для определения сил резания. А.А. Брикс углубил и систематизировал теоретические вопросы процесса резания. Я.Г. Усачев разработал новое направление – изучение физики резания металлов.

До 1917 г. наука о резании металлов указала путь рациональной работы металлорежущего станка и инструмента, а также повышение производительности процесса резания.

Во второй половине XIX в. разработаны основные типы станков, в том числе специального назначения (зубообрабатывающие и др.). Были созданы станки автоматы: токарные, для нарезания резьбы, сверления отверстий и фрезерования. Созданы станкостроительные фирмы в Германии, Франции, США.

В 1873 г. в США был создан Х. Спенсером первый токарный автомат. Затем были созданы автоматы для нарезания резьбы, сверления отверстий и фрезерования.

В России станки выпускали заводы братьев Бромлей, основанные в 1857 г. в Москве, на заводе «Берда» (1790 г.) и «Феникс» (1897 г.) в Петербурге. В 1913 г. было выпущено 113 тыс. штук металлорежущих станков. В основном станки поступали из-за границы.

12.4.Созданиет станкостроения в СССР

Станкостроение в СССР было создано в 1920 г. в виде организации «Станкотрест». В 1930 г. было создано объединение «Станкоинструмент» НИИ станков и инструментов: Московский станкостроительный институт и факультеты в МВТУ, ЛПИ и др. вузах.

М
инский завод «Коммунар» одним из первых стал выпускать сверлильные станки. В 1930 г. был изготовлен токарный станок ТН-20 (рис.12.4а), имеющий ступенчатую ременную передачу с максимальной частотой вращения 300об/мин.




а) б)

в) г)

Рис. 12.4. Советские токарные станки: а – ТН-20; б – ДНП; в – 1К62;

г – 16Б20П

Московский завод «Красный пролетарий» начал выпускать один из основных станков 30^х годов ДИП (рис.12.4б) («Догнать и перегнать»), который имел зубчатую коробку скоростей с максимальной частотой вращения 600об/мин. В 1950 г. ДИП был модернизирован и сконструирован более современный станок 1К62 (рис.12.4в), позволяющий изменять частоту вращения шпинделя от 630 до 2000об/мин, управление кареткой и суппортом осуществлялось автоматически. В 1960 г. этот станок был модернизирован, и стали выпускать станок 16Б20П (рис.12.4г). В 1971 г. был выпущен универсальный токарный станок16К20, затем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 и др.

В годы I и II пятилеток производились экспериментальные исследования почти всех видов резания различными инструментами. Установлены технико-экономические показатели различных обработки. Созданы нормативные материалы по режимам резания.

В 1931 г. создана комиссия по резанию металлов, осуществляющая планирование и координацию всех работ по резанию металлов.

Создавались отдельные станки-автоматы и автоматические линии, представляющие собой совокупность станков и другого оборудования, расположенных по ходу технологического процесса изготовления изделий.

Первые автоматизированные линии созданы в 1939 г. на Волгоградском тракторном заводе, а также на первом государственном подшипниковом заводе в Москве по токарной обработке и шлифованию деталей подшипника.

В годы Великой Отечественной войны в промышленности применялись ранее разработанные нормативы по режимам резания.

После войны в 1945-1949 гг. стали создаваться автоматические линии станков. В 1945-1946 гг. на заводе «Станкоконструкция» были разработаны три автоматические линии для обработки головок тракторных моторов, различных блоков для автомобилей. В 1945-1950 гг. впервые в мировой практике было создано комплексно-автоматизированное производство алюминиевых поршней для транспортных двигателей с автоматизацией всех процессов, включая загрузку сырья, плавление металла, дозирование расплавленного металла, отливку заготовок, термическую, механическую, антикоррозионную обработку, контроль качества и упаковку готовой продукции.

В 1949 г. в Ульяновке был организован завод по производству поршней, который обслуживало всего 9 человек. За сутки изготавливалось 3500 поршней, что повысило производительность труда в 4 раза. Это было первое в мире комплексное автоматизированное производство.

Позднее проводились исследования по широкому внедрению твердосплавного инструмента во всех видах обработки металлов резанием. Развивались теоретические методы расчета процесса резания. Повышалась точность обработки, и улучшалось качество поверхности. Создавались станки с ЧПУ и гибкие гибкие автоматизированные производства.