Створення верстатів промислового призначення

 

Створення механізації процесу різання металу була вирішена до кінця XVIII в. До того на різних видах устаткування застосовували окремі елементи: рухомі супорта, що переміщувались ходовим гвинтом, змінні шестерні для отримання різних величин подач при одному еталонному ходовому гвинту, декілька видів задніх бабок з центрами. Системи кріплення деталі в патроні і т.д. Для створення універсального токарного верстата необхідно було вдало об'єднати ці елементи в єдине ціле.

Таке рішення було запропоновано Генрі Модслі, який, удосконалюючи попередні зразки, створив універсальний токарний верстат. Він з'явився родоначальником школи машинобудівників. Ним і його послідовниками на основі універсального токарного верстата був створений ряд верстатів різного призначення, що зіграли велику роль в розвитку англійського машинобудування.

Одним з учнів і продовжувачів справи Г. Модслі був Р. Робертс. Спочатку він працював на заводі Велькінсона, потім токарем і механіком біля Модслі в перебігу двох років, а потім заснував свою справу в Манчестері. Робертс поліпшив токарний верстат, розташував ходовий гвинт перед станиною (як і зараз), додав зубчатий перебір, ручки управління виніс на передню частину верстата таким чином, що включення передачі, перемикання і реверсування здійснювалися дуже просто. Верстат використовували не тільки для нарізування різьб, але і для точіння. Цей верстат працював до 1909 р., на ньому могли оброблятися деталі до 6 фунтів і до 19 дюймів діаметром.

У 1817 р. Р. Робертс побудував продольно-стругальний верстат з ручним приводом. Помітимо, до речі, що в досить великому цеху Робертса в 1821 р., в якому було близько дюжини верстатів, не було ніякого двигуна і він наймав трьох чоловіків, щоб вони приводили у рух верстат уручну.

Інший видатний механік Д. Клемент, що працював близько року біля Броми, після його смерті перейшов до Модслі керівником креслярів, а в 1817 р. теж заснував власну справу. Продовжував принципи стандартизації нарізок в нитках на дюйм, який почав проводити у життя Модслі, Клемент удосконалив мітчики порізавши на ньому жолоби на спеціальному пристосуванні своєї конструкції. У такому вигляді мітчики використовуються до теперішнього часу.

У 1830 р. Д. Фокс, щоб не знижувати точність ходового гвинта унаслідок спрацьовування його в процесі точіння, ввів в конструкцію токарного верстата рейку для подачі супорта, зберігши ходовий гвинт, який тепер використовували тільки при нарізуванні різьблення.

Довжина верстата була 22 фути, на ньому могли оброблятися деталі до 27 дюймів діаметром. Верстати Фокса експортувалися до Німеччини, Франції, Польщі.

Історія металоріжучих верстатів показує, що багато хто з них створювався на основі запозичення досвіду виготовлення вдосконаленого токарного верстата.

Найбільш наочно це можна показати на прикладі групи фрезерних верстатів. Перші їх прототипи використовувалися французькими вартовими майстрами з кінця XVII ст. Опис верстата даний у роботі французького інженера Н. Біона, опублікованої в 1709 р. Опис декілька більш досконалих варіантів подібного верстата зустрічається і пізніше в книгах Ф. Берті (1763 р.), Л. Леупольд (1724 р.), А.К. Нартова (1742 р.). В 1782 р. Вокансон використовував фрезерний верстат, фреза якого була схожа на круглий напилок. Проте ці типи верстатів не набули поширення.

Найпримітніші фрезерні верстати, що з'явилися в перших десятиріччях ХІХ ст. Винахід цього верстата приписують декільком особам. Перші типи фрезерних верстатів (Е. Уїтні, 1820 г.; Д. Несміт, 1830 р.) були спеціалізованими токарними верстатами з дещо низовинною схемою обробки; фреза вставлялася в патрон, а деталі кріпилися на місці каретки. Обидва станка мали поперечну подачу. Верстат Несміта був більш удосконаленим – деталь кріпилася на обривку з пристосуванням для повороту її на 60 °, фреза охолоджувалася водою.

Винахід декількох важливих типів металообробних машин пов'язаний з ім'ям одного послідовника Р. Модслі, Д. Несміта. У відмінності від інших послідовників Модслі він дістав хорошу освіту і став відомий не тільки своїми винаходами, але і по популяризації технічних знань. Зокрема він написав вступ до виправленої і доповненої книги Р. Буханана, що вийшла в першому десятиріччі ХІХ ст. і витримала п'ять видань. Ця книга-довідник довгий час була основним підручником по металообробці. Найкрупнішою роботою Д. Несміта було створення парового молота.

У результаті спеціалізації верстатобудування була досягнута небувала у той час точність обробки деталей, що доходила тепер до десятої частки міліметра. Завдяки цьому стало можливим виробництво найскладніших машин, механізмів, приладів і інструментів. Крім того вузька спеціалізація у багато разів прискорила сам процес виготовлення деталей машин, і, отже, приводила до колосального збільшення продукції, що випускається. На початку ХХ ст. машинобудування стало переходити на рейки масового виробництва.

Спеціалізація машинобудування сприяла упровадженню в нього автоматики, оскільки звуження функцій верстата привело до спрощення виконуваних їм операцій і тим самим створювало сприятливі умови для упровадження автоматичних процесів. Проте автоматизація у верстатобудуванні не придбала у той час пануючого положення.

Попит, що ріс, на різні машини з боку транспорту, будівництва, військової справи, металургії гірської справи, енергетики і інших галузей промисловості створив сприятливі передумови для розвитку машинобудування. Високоякісна сталь, поставлялась металургією, що розвивалась, забезпечувала машинобудування основним матеріалом, необхідним для розвитку техніки виробництва машин.

Зростаюче значення машин у різних галузях виробництва викликало інтенсивний розвиток власне машинобудування – верстатобудування. Верстати є основа виробництва машинами. Призначенням металоріжучого верстата є обробка заготівки металу з ціллю отримання виробу певних геометричних розмірів форми і якості.

У верстатобудуванні кінця 19 століття панували п'ять основних типів верстатів:

- токарні, що застосовувалися для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь тіл обертання (конус, циліндр, сфера);

- стругальні (і довбальні), що застосовувалися для обробка площин виробів;

- свердлувальні, які призначалися для обробки і свердлення отворі, а також для розточування і нарізки різьблення;

- фрезерні, що уживалися для обробки особливо точних деталей, а також для обточування фасону і нарізування різьблення;

- шліфувальні, що оброблювали деталі найрізноманітнішої форми абразивними матеріалами і інструментами.