Передумови створення автоматичного устаткування

 

Автоматичний токарний верстат був створений в США, де розвиток техніки обробки металу почався пізніше ніж в Європі. Перші металоріжучі верстати, виготовлені в цій області, були вельми невчинені в порівнянні з верстатами Г. Модслі і його учнів.

У першій половині ХІХ ст. станини американських верстатів були дерев'яними, з укріпленими на них залізними спрямовуючими. Відсутність досвідчених верстатобудувань і необхідність використовування металоріжучих верстатів на підприємствах, що випускають продукцію з взаємозамінними деталями (перш за все на збройових заводах), приводили до упровадження простих верстатів і пристосувань, що призначалися спеціально для виконання окремої конкретної операції.

Якість американських верстатів в другій половині ХІХ ст. була вже високою. Верстати випускалися серійно, причому вводилася повна взаємозамінність деталей і блоків верстатів однієї форми. Рухомі частини підганялися не одна до однієї, а до спеціальних шаблонів, що забезпечують їх ідеальність. При поломці деталей достатньо був виписати із заводу аналогічну і замінити її без щонайменшої підгонки. Щоб скоротити ручну працю (при неможливості ліквідовувати його зовсім), деталі заздалегідь обробляли на санках, наприклад, на заводах «Пратт энд Віпті» площини для супорта токарних верстатів спочатку фрезерували, потім стругали і потім «пристосовували» до шаблонів.

У другій половині ХІХ ст. були введені елементи, що забезпечують повну механізацію обробки – блок автоматичної подачі по обох координатах, досконалу систему кріплення різця і деталі. Режими різання і подач змінювалися швидко і без значних зусиль. В токарних верстатах були елементи певного розміру, система автоматичного регулювання швидкості лобового точіння і т.д.

Проте основною причиною прискорення прогресу американського верстатобудування був не розвиток традиційного токарного верстата, який взагалі принципово поліпшений бути вже не міг, а створення його модифікації – револьверного верстата.

Потреба в створенні такого верстата була пов'язана з переходом в кінці першої половини ХІХ ст. від кременевого озброєння до ударної капсульної зброї. Для цього була потрібна велика кількість гвинтів, і для їх виробництва З. Фіті, що узяв в уряді контракт на випуск 30 тис. пістолетів, спроектував і побудував в 1845 р. револьверний верстат з 8 ріжучими інструментами в револьверній головці. В 1858г. Г. Смочн запропонував іншу схему револьверного верстата. Відзначимо, що це устаткування дозволяло обходиться невеликим числом досвідчених наладчиків і використовувати некваліфіковану робочу силу при збереженні високої продуктивності.

Основною перевагою револьверних верстатів з'явилося різке зменшення часу, необхідного для зміни ріжучого інструменту. Револьверні верстати ХІХ ст. мали звичайно два супорти – один відрізний, мав одну тільки поперечну подачу, а другий – прохідний, мав тільки подовжню подачу, на другому кріпився револьверний патрон, несучий (у той час) до 10 інструментів. Після однієї операції різання і відведення різця в початкове положення патрон було необхідне повернути для введення в дію нового різця. В загальному випадку у функцію робітника входить поворот різцевого патрона, подача і кріплення матеріалу і ріжучого інструменту. Пересування подовжнього супорта звичайно обмежувалося упорами і тому не вимагало високої кваліфікації робітника. Всі технологічні операції тут нескладні і легко могли бути замінені автоматизованими вузлами. Отже, револьверний верстат відносно легко міг бути перетворений на верстат – автомат.

Тенденція автоматизації металоріжучого устаткування в США стимулювалися рядом чинників. Серед них економічні чинники займали чільне місце. Простота управління цими верстатами дозволяла використовувати некваліфіковану і дешеву робочу силу – жінок і підлітків, які могли обслуговувати декілька верстатів одночасно. Важливим було так само те, що в період громадянської війни 1861-1865 рр. зріс попит на вогнепальну зброю, а брак кваліфікованого робітника стримував зростання його виробництва. Виходом з цього положення було створення верстатів – автоматів. Успіхи автоматизації окремих елементів металообробних токарних і револьверних верстатів-автоматів дозволяли сподіватися на успішне рішення цієї проблеми, особливо якщо врахувати, що в 40-х роках ХІХ ст. були спроектовані і успішно застосовувалися деревообробні автомати (До. Віппль, 1842 г; Т. Споан, 1846 р.).

Перший універсальний токарний автомат був винайдений Хр. Спенсером в 1873 р. Він був конструктивно простий, головною його особливістю був кулачковий вал. Хр. Спенсер – автор ще декількох ще більш досконалих типів автоматів.

Винахід і серійний випуск токарних автоматів різних типів означав, що верстатобудування досягло високого рівня розвитку і що можна було чекати випуску автоматів інших технологічних типів металоріжучого устаткування. Таким чином верстатобудування вступало в новий етап свого розвитку – етап вдосконалення автоматичних металоріжучих верстатів.