Sorvi, porakone, hiomakone... Tarkastellaan erilaisten työstökoneiden historiallista kehitystä

1, sorvi
Sorvi on työstökone, joka käyttää pääasiassa sorvaustyökaluja pyörivien työkappaleiden koneistukseen. Sorvissa vastaava koneistus voidaan tehdä myös poranterillä, kalvilla, tapeilla, meistillä ja pyälletyillä työkaluilla. Sorvia käytetään pääasiassa akseleiden, kiekkojen, holkkien ja muiden pyöriväpintaisten työkappaleiden työstämiseen. Se on mekaanisten valmistus- ja korjaustehtaiden yleisimmin käytetty työstökonetyyppi.
1. Muinainen "jousisorvi" hihnapyörillä ja keulan muotoisilla tangoilla. Jo muinaisen Egyptin aikakaudella ihmiset olivat keksineet tekniikan, jolla puuta sorvattiin leikkaustyökaluilla samalla kun sitä pyöritettiin keskiakselinsa ympäri. Aluksi ihmiset käyttivät kahta seisovaa puuta tukina nostamaan käännettävää puuta, käyttivät oksien kimmoisuutta kiertämään köyttä puun päälle, vetivät köyttä käsin tai jalalla puun pyörittämiseen ja pitelivät leikkuutyökalua leikkaus.
Tämä ikivanha menetelmä kehittyi vähitellen ja kehittyi "jousisorviksi", joka sisältää köyden kelaamisen hihnapyörän ympärille kahdessa tai kolmessa ympyrässä, köyden tukemisen keulan muotoon taivutetulla elastisella tangolla ja jousen työntämistä ja vetämistä edestakaisin. työstettävän kappaleen pyörittämiseen sorvausta varten.
2. Keskiaikainen "pedaalisorvi" kampiakselilla ja vauhtipyörällä. Keskiajalla joku suunnitteli "poljinsorvin", joka käytti poljinta kampiakselin pyörittämiseen ja vauhtipyörän käyttämiseen, ja sitten välitti sen pääakselille pyörittämään sitä. Vuosisadan puolivälissä Besson-niminen suunnittelija Ranskassa suunnitteli sorvin ruuvien sorvaukseen, joka käytti ruuveja leikkaustyökalujen liukumiseen. Valitettavasti tämän tyyppistä sorvia ei mainostettu laajasti.
1700-luvulla syntyivät yöpöydät ja istukat. 1700-luvulla joku suunnitteli eräänlaisen sorvin, joka käytti jalkapoljinta ja kiertokankea kampiakselin pyörittämiseen, mikä pystyi varastoimaan pyörimisenergian vauhtipyörään. Se kehittyi työkappaleen suorasta pyörittämisestä perälaatikon pyörittämiseen, joka oli työkappaleen pitämiseen käytetty istukka.
Vuonna 1797 brittiläinen keksijä Mozley keksi uraauurtavan työkalunpidinsorvin, jossa oli tarkkuusohjainruuvit ja vaihdettavat vaihteet.
Mozley syntyi vuonna 1771 ja 18-vuotiaana hän oli keksijä Bramerin luotettava apulainen. Sanotaan, että Bramer työskenteli aiemmin maataloudessa, mutta 16-vuotiaana hänen täytyi vaihtaa puuntyöskentelyyn onnettomuuden aiheuttaman oikean nilkan vamman vuoksi. Hänen ensimmäinen keksintönsä oli huuhdeltava wc vuonna 1778. Mozley alkoi auttaa Brameria suunnittelemaan hydraulipuristimia ja muita koneita, kunnes hän jätti Bramerin 26-vuotiaana, jolloin Bramer kieltäytyi töykeästi Moritzin pyynnöstä korottaa hänen palkkaansa yli 30 shillingiin viikossa.
Sinä vuonna, kun Mozley jätti Bramerin, hän rakensi ensimmäisen kierteitetyn sorvinsa, joka oli täysmetallinen sorvi, jossa oli työkalunpidin ja takatuki, joka pystyi liikkumaan kahta yhdensuuntaista kiskoa pitkin. Ohjainkiskon ohjauspinta on kolmion muotoinen, mikä käyttää ruuvia siirtämään työkalunpidintä sivusuunnassa karan pyöriessä. Tämä on nykyaikaisten sorvien päämekanismi, jolla voidaan kääntää minkä tahansa nousun tarkkuusmetalliruuveja.
Kolme vuotta myöhemmin Mozley valmisti omassa työpajassaan kehittyneemmän sorvin, jossa hammaspyörät voitiin vaihtaa keskenään, jolloin syöttönopeutta ja käsiteltyjen kierteiden nousua muutettiin. Vuonna 1817 toinen brittimies, Roberts, otti käyttöön nelivaiheisen hihnapyörän ja takapyörän mekanismin muuttaakseen karan nopeutta. Pian esiteltiin myös suurempia sorveja, jotka vaikuttivat suuresti höyrykoneiden ja muiden koneiden keksimiseen.
5. Mekanisoinnin ja automaation tason parantamiseksi syntyi erilaisia ​​erikoissorveja. Vuonna 1845 yhdysvaltalainen Fitch keksi tornisorvin; Vuonna 1848 Yhdysvalloissa syntyivät pyörivät sorvit; Vuonna 1873 Spencer Yhdysvalloissa valmisti yksiakselisen automaattisen sorvin ja pian sen jälkeen kolmiakselisen automaattisen sorvin; 1900-luvun alussa syntyivät sorveja, joissa vaihdelaatikot toimivat yksittäisillä moottoreilla. Nopeiden työkaluterästen keksimisen ja sähkömoottoreiden käytön ansiosta sorvit ovat jatkuvasti kehittyneet ja saavuttaneet viimein modernin korkean nopeuden ja tarkkuuden tason.
Ensimmäisen maailmansodan jälkeen erilaiset tehokkaat automaattisorvit ja erikoissorvit kehittyivät nopeasti sotilas-, auto- ja muun mekaanisen teollisuuden tarpeiden vuoksi. Pienerätyökappaleiden tuottavuuden parantamiseksi edistettiin 1940-luvun lopulla hydraulisilla profilointilaitteilla varustettuja sorveja ja samalla kehitettiin myös monityökalusorveja. Puolivälissä-1950 kehitettiin ohjelmaohjattuja sorveja, joissa oli reikäkortteja, nastalevyjä ja kellotauluja. CNC-tekniikkaa alettiin käyttää sorveissa 1960-luvulla ja kehittyi nopeasti 1970-luvun jälkeen.
6. Sorvit luokitellaan eri tyyppeihin niiden tarkoituksen ja toiminnan perusteella.
Tavallisessa sorvissa on laaja valikoima työstökohteita, joissa on laaja säätöalue karan nopeudelle ja syöttönopeudelle, ja se voi käsitellä työkappaleiden sisä- ja ulkopintoja, päätypintoja sekä sisä- ja ulkokierteitä. Tämän tyyppisiä sorveja käyttävät pääasiassa manuaalisesti työntekijät, joilla on alhainen tuotantotehokkuus, ja se soveltuu yksiosaiseen, pienierätuotantoon ja korjauspajoihin.
Revolverisorvissa ja pyörivässä sorvissa on revolveri- tai paluupyörätyökalun pidikkeet, joihin mahtuu useita leikkaustyökaluja. Työntekijät voivat käyttää niitä useiden prosessien suorittamiseen yhdellä työkappaleen kiinnityksellä eri leikkaustyökaluilla, mikä tekee niistä sopivia erätuotantoon.
Automaattiset sorvit voivat automaattisesti suorittaa pienten ja keskikokoisten työkappaleiden moniprosessikäsittelyn tietyn ohjelman mukaan, ladata ja purkaa materiaaleja automaattisesti ja käsitellä toistuvasti samoja työkappaleita, jotka sopivat massatuotantoon.
Moniteräiset puoliautomaattiset sorvit voidaan jakaa yksiakseli-, moniakseli-, vaaka- ja pystysuuntaisiin tyyppeihin. Yhden akselin vaakasorvin asettelu on samanlainen kuin tavallisen sorvin, mutta karan eteen, taakse tai ylös ja alas on asennettu kaksi sarjaa työkalunpitimiä työkappaleiden, kuten kiekkojen, renkaiden ja akselit. Sen tuottavuus on 3-5 kertaa suurempi kuin tavallisen sorvin.
Kopiointisorvi voi jäljitellä mallin tai näytteen muotoa ja kokoa, suorittaa automaattisesti työkappaleen työstösyklin ja soveltuu monimutkaisten muotoisten työkappaleiden pien- ja erätuotantoon. Sen tuottavuus on 10-15 kertaa suurempi kuin tavallisen sorvin. On olemassa erilaisia ​​tyyppejä, kuten moniteräpidike, moniakselinen, istukkatyyppi ja pystytyyppi.
Pystysorvin kara on kohtisuorassa vaakatasoon nähden, työkappale kiinnitetään vaakasuoraan pyörivään työpöytään ja työkalun pidike liikkuu poikkipalkissa tai pilarissa. Soveltuu suurten, raskaiden ja vaikeasti asennettavien työkappaleiden käsittelyyn tavallisille sorveille, yleensä jaettu kahteen luokkaan: yksipylväs ja kaksoispilari.
Lapiohammassorvi suorittaa säteittäisen edestakaisen liikkeen työkalunpitimessä sorvauksen aikana, ja sitä käytetään lapiojyrsimien, keittolevyjen jne. hammaspintojen muodostamiseen. Yleensä hiomakiinnikkeillä varustettu pieni, erillisellä sähkömoottorilla toimiva hiomalaikka hioo hampaan. pinta.
Erikoissorvit ovat sorveja, joita käytetään tietyntyyppisten työkappaleiden, kuten kampiakselisorvien, nokka-akselisorvien, pyöräsorvien, akselisorvien, rullasorvien ja harkkosorvien, tiettyjen pintojen käsittelyyn.
Saumasorveja käytetään pääasiassa sorvaukseen, mutta erikoiskomponenttien ja lisävarusteiden lisäyksen jälkeen niitä voidaan käyttää myös poraukseen, jyrsintään, poraamiseen, työntämiseen, hiontaan ja muuhun käsittelyyn. Niillä on "yksi kone, jolla on useita toimintoja" ominaisuus, ja ne soveltuvat ajoneuvojen, laivojen tai siirrettävien korjausasemien korjaustöihin.
2, porakone
Vaikka tehtaan käsityöteollisuus on suhteellisen takapajuista, se on kouluttanut ja luonut monia ammattitaitoisia työntekijöitä. Vaikka he eivät ole valmistuskoneiden asiantuntijoita, he voivat valmistaa erilaisia ​​käsintehtyjä työkaluja, kuten veitsiä, sahoja, neuloja, poreja, kartioita, hiomakoneita sekä akseleita, holkkeja, hammaspyöriä, sängyn runkoja ja niin edelleen. Itse asiassa koneet kootaan näistä komponenteista.
Varhaisin porauskoneiden suunnittelija, Da Vinci -porauskoneet, tunnettiin "koneiden äitinä". Mitä tulee tylsäkoneisiin, puhutaan ensin Leonardo da Vincistä. Tämä legendaarinen hahmo on saattanut olla varhaisimman metallinkäsittelyyn käytetyn porakoneen suunnittelija. Hänen suunnittelemansa porakone toimii hydrauli- tai jalkapolkimella, ja poraustyökalut pyörivät tiukasti työkappaletta vasten, kun taas työkappale on kiinnitetty nosturin ohjaamalle liikkuvalle alustalle. Vuonna 1540 toinen taidemaalari maalasi maalauksen "Pyrotechnics", jossa oli myös sama tylsä ​​konekaavio. Porauskonetta käytettiin tuolloin erityisesti onttojen valukappaleiden tarkkuustyöstöön.
Ensimmäinen porakone syntyi tykinpiippujen käsittelyyn (Wilkinson, 1775). 1600-luvulla sotilaallisista tarpeista johtuen tykistön valmistuksen kehitys oli erittäin nopeaa, ja tykistön piipun valmistamisesta tuli suuri ongelma, joka ihmisten piti ratkaista kipeästi.
Maailman ensimmäisen todellisen porakoneen keksi Wilkinson vuonna 1775. Itse asiassa Wilkinsonin porakone on porakone, joka pystyy työstämään tarkasti tykkejä. Se on ontto sylinterimäinen poratanko, jonka molemmat päät on asennettu laakereihin.
Vuonna 1728 Wilkinson syntyi Yhdysvalloissa. 20-vuotiaana hän muutti Staffordshireen ja rakensi ensimmäisen raudansulatusuunin Bilestoniin. Siksi Wilkinson tunnetaan "Staffordshiren seppämestarina". Vuonna 1775, 47-vuotiaana, Wilkinson teki jatkuvia ponnisteluja isänsä tehtaalla ja lopulta valmisti tämän uuden koneen, joka pystyi poraamaan tykin piipun harvinaisella tarkkuudella. Mielenkiintoista on, että Wilkinsonin kuoleman jälkeen vuonna 1808 hänet haudattiin hänen suunnittelemaansa valurautaarkkuun.
3. Porauskoneet ovat edistäneet merkittävästi Wattin höyrykonetta. Jos höyrykoneita ei olisi ollut, teollisen vallankumouksen ensimmäistä aaltoa ei olisi tapahtunut tuolloin. Itse höyrykoneen kehittäminen ja soveltaminen vaatii välttämättömien sosiaalisten mahdollisuuksien lisäksi myös teknisiä edellytyksiä, joita ei voi sivuuttaa, koska höyrykoneen komponenttien valmistaminen ei ole läheskään yhtä helppoa kuin puuseppien puun leikkaaminen. Metallista on muotoiltava erikoismuotoja, ja käsittelyn tarkkuusvaatimukset ovat korkeat. Ilman vastaavia teknisiä laitteita sitä ei voida saavuttaa. Esimerkiksi höyrykoneen sylintereiden ja mäntien valmistuksessa männän valmistusprosessin aikana vaaditun ulkohalkaisijan tarkkuus voidaan mitata ulkopuolelta leikkaamisen aikana, mutta sylinterin sisähalkaisijan tarkkuusvaatimusten täyttäminen ei ole helppoa. saavuttaa yleisillä koneistusmenetelmillä.
Smith oli 1700-luvun merkittävin mekaaninen teknikko. Smith suunnitteli yhteensä 43 vesi- ja tuuliturbiinilaitteistoa. Höyrykonetta tehdessään Smithin haastavin tehtävä oli sylintereiden työstäminen. Suuren sylinterin sisäympyrän työstäminen ympyräksi on melko vaikeaa. Tästä syystä Smith teki Karenin ruukissa erityisen työstökoneen sylinterin sisäympyrän leikkaamiseen. Tämäntyyppinen vesipyörällä toimiva porakone on varustettu pitkän akselin etupäässä olevalla leikkuutyökalulla, joka voi pyöriä sylinterin sisällä työstääkseen sen sisäkehän. Koska leikkaustyökalu on asennettu pitkän akselin etupäähän, voi esiintyä ongelmia, kuten akselin taipuma, mikä vaikeuttaa todella pyöreän sylinterin työstämistä. Tästä syystä Smith joutui muuttamaan sylinterin asentoa useita kertoja koneistusta varten.
Wilkinsonin vuonna 1774 keksimällä porakoneella oli merkittävä rooli tämän ongelman ratkaisemisessa. Tämän tyyppisessä porakoneessa käytetään vesipyörää materiaalisylinterin pyörittämiseen ja sen suuntaamiseen työntövoimaa varten olevan kiinteän työkalun kanssa. Työkalun ja materiaalin välisen suhteellisen liikkeen ansiosta materiaali porataan sylinterimäisiin reikiin suurella tarkkuudella. Tuolloin porakoneella valmistettiin sylinteri, jonka halkaisija oli 72 tuumaa, ja virhe ei ylittänyt kuuden pennin kolikon paksuutta. Nykytekniikan mukaan tämä on merkittävä virhemarginaali, mutta tuolloin oli jo aika haastavaa päästä tälle tasolle.
Wilkinsonin keksintö ei kuitenkaan hakenut patenttisuojaa, ja ihmiset matkivat ja asensivat sitä peräkkäin. Vuonna 1802 Watt puhui myös Wilkinsonin keksinnöstä kirjassaan ja toisti sen Sohon rautatehtaassaan. Jatkossa Watt käytti Wilkinsonin maagista konetta myös höyrykoneiden sylintereiden ja mäntien valmistukseen. Alunperin männällä oli mahdollista mitata koko ulkoa leikkaamalla, mutta sylinterille se ei ollut niin yksinkertaista ja se piti tehdä porakoneella. Tuolloin Watt käytti vesipyörää metallisylinterin pyörittämiseen ja työnsi keskelle kiinnitettyä työkalua eteenpäin leikkaamaan sylinterin sisäpuolen. Tämän seurauksena halkaisijaltaan 75 tuuman sylinterin virhe oli pienempi kuin kolikon paksuus, mikä oli alalla erittäin edistynyt.
4. Työpöydän nostoporauskoneiden synty (Hutton, 1885) Seuraavien vuosikymmenten aikana Wilkinsonin porakoneisiin tehtiin monia parannuksia. Vuonna 1885 Englannissa Hutton valmisti työpöytänostimen porakoneen, josta oli tullut nykyaikaisten porauskoneiden prototyyppi.
3, Jyrsinkone
1800-luvulla britit keksivät poraus- ja höyläkoneita teollisen vallankumouksen tarpeisiin, kuten höyrykoneeseen, kun taas amerikkalaiset keskittyivät jyrsinkoneiden keksimiseen suuren määrän aseiden tuottamiseksi. Jyrsinkone on kone, jossa on erimuotoisia jyrsimiä, joilla voidaan leikata erikoismuotoisia työkappaleita, kuten kierreuria, hammaspyörän muotoja jne.
Jo vuonna 1664 brittiläinen tiedemies Hooke luotti pyöriviin pyöreisiin leikkaustyökaluihin leikkauskoneen, jota voitaisiin pitää primitiivisenä jyrsinkoneena, mutta tuolloin yhteiskunta ei vastannut siihen innostuneesti. 1840-luvulla Pratt suunnitteli niin sanotun Lincoln-jyrsinkoneen. Tietysti se, joka todella vahvisti jyrsinkoneiden aseman koneenvalmistuksessa, on amerikkalainen Whitney.
1. Ensimmäinen tavallinen jyrsinkone (Whitney, 1818) Vuonna 1818 Whitney valmisti maailman ensimmäisen tavallisen jyrsinkoneen, mutta patentin jyrsinkoneelle sai brittiläinen keksijä Bodmer (työkalunsyöttölaitteella varustetun portaalihöylän keksijä) 1839. Jyrsinkoneiden korkeiden kustannusten vuoksi ei tuolloin ollut paljon tiedusteluja.
Ensimmäinen yleinen jyrsinkone (Brown, 1862) aktivoitui jälleen Yhdysvalloissa hiljaisuuden jälkeen. Sitä vastoin Whitneyn ja Prattin voidaan sanoa vain luoneen perustan jyrsinkoneiden keksinnölle ja sovellukselle, ja todellisen saavutuksen keksiä jyrsinkoneet, joita voidaan soveltaa erilaisiin tehdastoimintoihin, pitäisi kuulua amerikkalaiselle insinöörille Joseph Brownille.
Yhdysvaltalainen Brown valmisti vuonna 1862 maailman varhaisimman yleisjyrsinkoneen, joka oli uraauurtava saavutus yleisillä indeksointilevyillä ja kattavalla jyrsimellä varustettuna. Yleisjyrsinkoneen työpöytä pystyy pyörimään tietyssä kulmassa vaakasuunnassa ja on varustettu lisävarusteilla, kuten päätyjyrsinpäällä. Hänen suunnittelemansa yleisjyrsinkone menestyi erittäin hyvin, kun se esiteltiin vuoden 1867 Pariisin näyttelyssä. Samaan aikaan Brown suunnitteli myös muotoillun jyrsimen, joka ei muotoutunut edes hionnan jälkeen, ja valmisti sitten jyrsimien hiomakoneen, joka nosti jyrsin nykyiselle tasolle.
4, höyläkone
Keksintöprosessissa monet asiat ovat usein toisiaan täydentäviä ja liittyvät toisiinsa: höyrykoneen valmistamiseksi tarvitaan apuna porakonetta; Höyrykoneen keksimisen jälkeen portaalihöylää vaadittiin prosessivaatimusten suhteen. Voidaan sanoa, että höyrykoneen keksintö johti "työskentelyäitikoneen" kehittämiseen porakoneista ja sorveista portaalihöyleiden suunnitteluun. Itse asiassa höylä on eräänlainen metallihöylä.
1. Suurien tasaisten pintojen käsittelyyn tarkoitettua portaalihöylää (1839) kehittivät monet teknikot 1800-luvun alusta lähtien höyrykoneen venttiilien istukkaiden tasaisen koneistuksen tarpeen vuoksi. Heidän joukossaan olivat Richard Robert, Richard Pratt, James Fox ja Joseph Clement, jotka valmistivat itsenäisesti pukkihöyliä 25 vuoden sisällä vuodesta 1814 alkaen. Tämän tyyppistä pukkihöylää käytetään prosessoidun esineen kiinnittämiseen edestakaisin liikkuvalle alustalle, ja höylä leikkaa yhden. käsitellyn kohteen puolella. Tämän tyyppisessä höylässä ei kuitenkaan vielä ole teränsyöttölaitetta, ja se on siirtymässä "työkalusta" "koneeksi". Vuonna 1839 brittimies nimeltä Bodmore suunnitteli vihdoin portaalihöylän veitsensyöttölaitteella.
2. Lehmänpäähöylä pienten tasaisten pintojen käsittelyyn. Toinen brittimies, Nesmith, keksi ja valmisti lehmänpäähöylän pienten litteiden pintojen käsittelyyn 40 vuoden sisällä vuodesta 1831. Se voi kiinnittää käsitellyn esineen sängylle leikkuutyökalun liikkuessa edestakaisin.
Myöhemmin työkalujen kehittymisen ja sähkömoottoreiden ilmaantumisen myötä portaalihöylät kehittyivät toisaalta kohti nopeaa leikkausta ja suurta tarkkuutta ja toisaalta kohti suurtuotantoa.
5, hiomakone
Hionta on ikivanha tekniikka, jonka ihmiset ovat tunteneet muinaisista ajoista lähtien. Paleoliittisella aikakaudella tätä tekniikkaa käytettiin kivityökalujen hiontaan. Jatkossa hiontatekniikan kehitystä on edistetty metallityökalujen avulla. Kuuluisten hiomakoneiden suunnittelu on kuitenkin edelleen nykyaikaista, vielä 1800-luvun alussa käytettiin pyöriviä luonnonhiomakiviä saadakseen ne kosketuksiin käsitellyn esineen kanssa hiontaan.
1. Ensimmäinen hiomakone (1864) Vuonna 1864 Yhdysvallat tuotti maailman ensimmäisen hiomakoneen, joka oli laite, joka asensi hiomalaikat sorvin liukukelkkaan ja varusti sen automaattivaihteistolla. 12 vuoden kuluttua yhdysvaltalainen Brown keksi yleishiomakoneen, joka oli lähellä nykyaikaisia ​​hiomakoneita.
2. Ensimmäinen porakone (Whitworth, 1862). Noin 1850 saksalainen Mattignoni valmisti ensimmäisenä Fried Dough Twists -porat metallinporaukseen; Lontoossa, Englannissa vuonna 1862 pidetyssä kansainvälisessä messussa brittimies Whitworth esitteli porakonetta, jossa oli voimakäyttöinen valurautainen kaappirunko ja josta tuli nykyaikaisten porakoneiden prototyyppi.
Tulevaisuudessa erilaisia ​​porakoneita ilmaantuu peräkkäin, mukaan lukien keinuvarsiporakoneet, automaattisilla syöttömekanismilla varustetut porakoneet ja moniakseliset porakoneet, jotka voivat porata useita reikiä kerralla. Työkalumateriaalien ja poranterien parannusten sekä sähkömoottoreiden käytön ansiosta on vihdoin valmistettu laajamittaisia ​​korkean suorituskyvyn porakoneita.