Происхождение металлорежущего токарного станка: исторический обзор

Войдя в современный цех, легко поразиться количеству передовых технологий. ЧПУ-станки, использующие компьютеры и G-код для сложных операций на 5-осевых машинах, или электроэрозионные станки (ЭЭС), режущие металл электричеством.

Несмотря на всю передовую технику, все процессы обработки опираются на гораздо более старые принципы. История токарного станка — одного из самых значимых станочных инструментов — яркий тому пример.

Ранние токарные станки: от дерева к металлу

Обработка — это процесс приведения заготовки в нужную форму путем резания или шлифования. Станочные инструменты различного рода используются веками. Металлорежущий токарный станок — один из них. Доказательства самых ранних токарных станков приходят из Египта, где металлоспиннинг осуществлялся двумя людьми и веревочным шпинделем. Сохранились только изображения, что оставляет простор для спекуляций о принципе работы первых станков.

В последующие веки многие культуры использовали вариации металлоспиннинга, однако до позднего Средневековья не существовало непрерывного вращения шпинделя. Это означало, что резание не было непрерывным: оно начиналось, останавливалось и сбрасывалось при каждом обороте заготовки.

Старейшие современные токарные станки использовались для обработки дерева и, вероятно, возникли во Франции в 1500-х годах. Это были станки с непрерывным движением благодаря внедрению ножных педалей. Процесс обработки на токарном станке получил название «токарное дело» (turning). Вращение позволяло удалять материал равномерно. Ранние станки приводили в движение ножной педалой или ручным приводом, а оператор мог контролировать слой снимаемого материала, меняя скорость вращения.

С деревообрабатывающим токарным станком мастеры могли изготавливать ножки столов и другие цилиндрические формы гораздо быстрее, чем ручной резьбой.

Кто изобрел металлорежущий токарный станок?

В начале промышленной революции в Англии несколько изобретателей сделали открытия, ставшие фундаментом для последующих технологических прорывов. Генри Модслей был одним из них. Родившийся в 1771 году, он сначала работал у слесаря, а затем открыл свое дело по производству судостроительной механики — блоков и такелажа.

В следующие три десятилетия Модслей изобрел ряд станков и обучил других известных викторианских инженеров. Одним из самых значимых изобретений Модслея стал металлорежущий токарный станок.

До Модслея токарные станки использовали для обработки металла; принципиальной разницы между металлическим и деревообрабатывающим станком не было, за исключением материалов корпуса. Рабочие вращали металл и обрабатывали его вручную с резами. Это работало, но детали получались неровными.

Вокруг 1800 года Модслю пришла идея зафиксировать режущий инструмент на скользящих направляющих. Перемещая резец плавно вдоль станка, можно было делать равномерные срезы. Модслей использовал свое изобретение для стандартизации резьбы на винтах, что позволило массово производить взаимозаменяемые винты.

Значение металлорежущего токарного станка

Металлорежущий токарный станок не стал единственным драйвером промышленной революции, но стал одним из главных факторов массового производства взаимозаменяемых деталей. Станок получил еще больший импульс при соединении с паровым двигателем, позволившем крупномасштабную обработку металлических деталей.

Токарный станок Модслея также оказался критически важен для развития других станочных инструментов. Он продемонстрировал, что новые методы конструирования можно комбинировать для создания новых инструментов и работы с новыми материалами.

Металлорежущие токарные станки сегодня

Компьютерная революция также преобразила металлорежущий токарный станок. Современные передовые станки оснащены системой числового программного управления (ЧПУ). Используя язык G-код, ЧПУ-токарные станки можно предварительно запрограммировать на изготовление целой серии деталей с абсолютно одинаковыми размерами.

Современные токарные станки по-прежнему используют те же базовые принципы, что и станок Модслея 200 лет назад, и, возможно, еще более древние станки. Они продолжают оставаться одним из самых важных станочных инструментов, широко используемых сегодня.