Токарний верстат та токарна справа*
Пристрій для вироблення тіл обертання з дерева та інших твердих матеріалів, що називається "токарним верстатом" (un tour, turning lathe, Drehbank), відомий з найдавніших часів; тільки "гончарний круг", що служить для вироблення круглих глиняних судин, давніше за нього. Точені вироби перебувають у багатьох між єгипетськими давнинами, а верстати первісного устрою ще й у час використовуються в різних народів. Верстати ці двох типів: азіати, що звикли сидіти навпочіпки, влаштовують і Т. верстати, що відповідають цьому звичаю, а європейці пристосували їх так, щоб працювати стоячи. На табл. фіг. 1 представлені індуси, що обточують стовпчик: помічник приводить оброблюваний предмет у поперемінний обертальний рух допомогою мотузки, як веретено для добування вогню тертям. Сам верстат складається з двох вбитих у землю кілочків і прив'язаної до них горизонтальної палиці, що служить підручником, а предмет, що обточується, обертається на вістрях двох цвяхів. Подібне ж пристосування використовують і калмики, але для виточування чашок у них існує більш складний верстат (табл. фіг. 2). Між укріпленими в землі кілками обертається дерев'яна подоба справжнього "шпинделя" з шийкою і видатним за нею потовщенням, що служить "патроном" для прикріплення шматка, що обробляється. Щоб обходитися без помічника при обробці невеликих предметів, мотузку натягують на "змичок": тоді майстер однією рукою приводить роботу у обертання, а іншою має тримати інструмент. Такі смичкові верстати поширені у персіян, арабів та ін. У Європі воліли повідомляти обертальний рух ногою: на табл. фіг. 3 зображений такий верстат у тому вигляді, як його і тепер використовують для вироблення дерев'яних речей в Італії, Швейцарії та інших місцях. Замість убитих у землю колів влаштована ціла станина з двома горизонтальними паралельними брусами, між якими пересуваються і закріплюються клинами обидві "бабці" з вістрями для предмета, що обточується. Замість смичка до стелі прикріплюють пружну жердину, а нижній кінець мотузки прив'язують до "підніжки". Переставна дошка, паралельна осі верстата, є опорою для працівника. На таких верстатах роблять навіть дуже чисту та тонку роботу; для шліфування дерева і для деяких інших випадків поперемінний рух навіть доцільніше безперервного. Смичок і поперемінне обертання використовуються і годинникарами в їх маленьких токарних верстатах (див. Годинник), але тепер його майже повсюдно замінюють безперервним обертанням, через посередництво "махового колеса". Хоча є вказівка, що махове колесо (див.) вживалося для руху Т. верстата вже в XVI стол., але в загальне вживання воно почало входити лише з XVIII ст. Махове колесо стали поміщати під верстатом, в рух його приводили за допомогою відомого механізму, що складається з підніжки, що гойдається, "гачка", службовця шатуном, і вигнутого валу (табл. фіг. 4). Сам верстат влаштовувався спочатку на кшталт попереднього, і нескінченну мотузку з кола махового колеса накладали прямо на шматок, що обробляється. Але незабаром стали робити особливий "шпиндель" із двома шийками, що обертаються в особливих "бабках", в отворах, залитих оловом, щоб зменшити тертя та стирання. Вільний кінець шпинделя постачали гвинтовою нарізкою, щоб нагвинчувати на нього різного роду "патрони" для закріплення предмета, що обробляється. Іноді ліву бабку постачали нерухомим вістрям, на циліндричному стрижні якого вільно обертався невеликий шків для шнурка від маховика. У такому випадку предмет, що обробляється, закріплювався "між центрами", як на фіг. 3, а особливий штифт, видатний з боку малого шківа, зачіплював за лівий кінець і повідомляв роботу про обертання. Такий прийом називається обточуванням на "мертвих центрах"; ним користуються і в сучасних верстатах, коли необхідна можливо більша точність роботи. На фіг. 4-й зображено пристрій ще складніший, так звані. "патронний" гвинторізний верстат. Шийки шпинделя зроблені значно довше підшипників, що охоплюють їх, так що він може при обертанні рухатися і вздовж своєї осі. На лівому кінці шпинделя нарізано кілька коротких гвинтів різного ходу, а бабці укріплені дощечки твердого дерева з відповідними гайковими нарізками. Коли ці дощечки опущені у відповідні прорізи бабки, а крайня, не забезпечена нарізками, піднята і вставлена у відповідний кільцевий надріз шпинделя, він не має поздовжнього руху і служить для звичайної точки. Коли ж дошка ця замінена іншою, шпиндель може зробити кілька обертів по гвинтовій лінії, і допомогою нерухомої "гребінки" на предметі, що обробляється, можна виточити відповідного ходу гвинт, зовнішній або внутрішній. На початку XIX ст., коли почали будувати багато парових машин, від Т. верстата стали вимагати точної і швидкої роботи; вищеописані типи довелося замінити більш досконалими та міцними. У цьому плані першими діячами були англійський механік Маудслі (Maudsley, -) і німецький механік Рейхенбах (-). Рейхенбах, займаючись конструкцією астрономічних та геодезичних інструментів, мав справу з невеликими предметами і тому лише удосконалив конструкцію дерев'яного Т. верстата типу фіг. 4, але перший додав до нього "супорт" для ріжучого інструменту, що дозволяє пересувати його гвинтами вздовж осі предмета, що обточується, і по перпендикулярному до неї напрямку. Маудслі став робити Т. верстати чавунні, із супортом; Клеман, винахідник стругальної машини, удосконалив конструкцію шпинделя, став вводити стругані чавунні станини для верстата і надав йому загалом сучасного вигляду, який виробився, однак, лише в шістдесятих роках XIX ст., працями багатьох осіб. Сучасні Т. верстати робляться чавунні: станина w(табл. рис. 5) відливається з одного шматка і згвинчується з ногами s.Станина ретельно стругана на своїй верхній поверхні, що представляє дві плоскі, паралельні лінійки або плоску лінійку спереду і паралельну їй, загострену, ззаду, так що по них можна пересувати паралельно самим собі і закріплювати ліву бабку Dзі шпинделем x, ручний супорт Am, підручник Bnі праву бабку Су. У верстатах, що рухаються ногою працівника, під станиною укріплений вал з кривошипом h, що зазвичай обертається між двох загострених гвинтів, укріплених у ногах S; на цьому валу одягнений ступінчастий маховик l, що передає через посередництво ременя Iрух шківу l 1 , одягненому на шпиндель х.Підніжка tчерез посередництво гачка u, що служить шатуном, приймає коливальний рух ноги токаря і перетворює його відомим чином на кругове. Шпиндель становить головну частину Т. верстата, його роблять із гарної сталі, а шийки гартують і потім ретельно шліфують. На зображеному (ф. 5) верстаті середньої величини шпиндель із двома конусами, що обертаються в сталевих загартованих кільцях, вставлених у чавунну бабку. Обидва конуси мають вершини вліво, але різний кут нахилу; з лівого кінця на шпиндель надягається циліндрична трубка та дотримується гайкою. Коли шпиндель з одним конусом, він робиться товщі гвинта, нарізаного на кінці х, так що шпиндель можна вставити зліва, коли в частині kзавзятий гвинт Dдосить відгвинчений. Для роботи гвинт цей треба ретельно підгвинтити, щоб його плоский, загартований і відполірований кінець точно стикався з випуклим і злегка опуклим і теж загартованим кінцем двоконусного шпинделя або акуратно входив у конічне поглиблення на лівому кінці одноконусного (фіг. 5). Для змащення кільця просвердлені зверху. Верхня частина правої бабки просвердлена по геометричній осі обертання шпинделя, так що в ній рухається, не обертаючись, за допомогою гвинта ута гайки з маховичком zциліндр із вставним "центром" у. Підручник для опори ручних інструментів складається з Т-подібної вставки B, яку можна піднімати та повертати біля вертикальної осі, та її підставки i, з горизонтальним прорізом, що дозволяє висувати її вперед і закріплювати поворотом гайки n. Пристрій супорту Акраще видно на наступних кресленнях (табл. рис. 8 і 9), що представляють його вертикальні розрізи вздовж осі обертання шпинделя та перпендикулярно до неї. Фундамент A, що пересувається станиною Т. верстата, представляє міцну раму, відстругану у формі призми , яку охоплює нижня "каретка" У, з рухомим клином v, ретельно встановлюваним гвинтами, щоб вона рухалася гвинтом bта гайкою mбез бокового хитання. На верхній поверхні цієї каретки повертається поздовжня рамка – призма CDбіля шипа зі зміцнюється під призначеним кутом гвинтами Χ . Її охоплює верхня каретка E, що приводиться в рух гвинтом lта гайкою n; на її верхній поверхні зміцнюється різець 1, 2 за допомогою болта YY, гайки його Про, трикутника ggта опорного гвинта Р. Коли доводиться обробляти лише бічну поверхню довгих предметів, їх забезпечують невеликими лійкоподібними заглибленнями на кінцях і встановлюють між "центрами" верстата. Щоб змусити цей предмет обертатися разом зі шпинделем, надягають на лівий кінець "хомутик" (табл. фіг. 13), притискають його гвинтом і висувають скільки потрібно гачок нагвинченого на шпиндель патрона, щоб він захоплював хвіст хомутика. Якщо потрібно обробити також один з кінців, висвердлити в ньому дірку або нарізати гвинт або гайку, то цей предмет загвинчують іншим кінцем у гвинтовий патрон (табл., фіг. 6). Це подібність циліндричних. склянки, з двома рядами навхрест розташованих гвинтів dі d 1; систематично підгвинчуючи ці гвинти, неважко "центрувати" предмет. Такий патрон використовується переважно для виточування предметів з товстого латунного дроту та з циліндричних сталевих та залізних прутів. Для дерева роблять такого ж виду набої без гвинтів, але різного діаметру, з металу або твердого дерева; Оброблений шматок дерева просто забивають заокругленим кінцем у такий патрон. Зручніше, але тримає менш міцно самоцентруючий патрон американський (таблиця, фіг. 7). Він забезпечений трьома плашками 1, 2, 3, що рухаються в радіальних прорізах кришки патрона Eзвинувачені з кільцем Оm ; на самій плоскій поверхні цього патрона нарізана архімедова спіраль, захоплююча зубці на нижній стороні плашок. За властивістю цієї лінії внутрішні ребра плашок, пригнані в одному положенні, залишатимуться на одному і тому ж колі концентричному з віссю обертання і в усіх інших положеннях, в які їх можна привести, обертаючи кришку щодо патрона зі спіраллю. Крім описаних, для різних цілей було влаштовано ще велику кількість різноманітних патронів. Сучасний Т. верстат дуже зручний і для свердління: коли предмет укріплений в патроні, можна просвердлити його вздовж осі обертання: намітивши попередньо центр, тобто виточивши від руки поглиблення в цьому місці, вставляють в нього вістря свердла, обертають шпиндель і натискають на свердло гвинтом правої бабки, затримуючи при цьому обертання самого свердла. Або ж вставляють свердло у відповідний патрон, а на предмет натискають гвинтом правої бабки, надягнувши на праве вістря особливий патрон у вигляді кружка, нормального до осі обертання. Т. верстат служить і для нарізування гвинтів. Для оправ оптичного скла і взагалі для з'єднання частин, що готуються з трубок, виробів з кістки та твердого дерева доводиться нарізати короткі гвинти та гайки різного діаметру та різної довжини ходу. Ліва бабка такого патронного верстата зображена на таблиці, фіг. 10. Шпиндель її з двома циліндричними шийками, на задньому, лівому кінці його залишений циліндричний придаток, на який надягаються циліндричні патрони з різним різьбленням і закріплюються гайкою. Відповідні гайкові нарізки зроблені на бронзовій зіркоподібній частині, що повертається на нижній частині санок, що ковзають вниз і вгору по задній поверхні бабки за допомогою ексцентрика з важелем. Коли треба нарізати гвинт, присувають до патрона відповідну нарізку зірки, коли треба просто точити, зірку опускають, а кінець шпинделя спирають на гвинт в особливій вилці, зображений на фіг. 10 у піднесеному вигляді. На зовнішньому гвинті шпинделя зображений одягнений патрон зі штифтом, що служить для захоплення хомутика, коли точать "на центрах"; збоку, ззаду шківа видно смугу, що служить для користування круговими поділами, нанесеними на передній поверхні. Ці поділки відзначені невеликими дірочками, в які входить вістря, укріплене збоку зазначеної смужки; вони служать для нанесення поділів на коло предмета, що обробляється (звісно, при знятому ремені). Для виготовлення довгих і товстих гвинтів, особливо з прямокутною нарізкою, служать "гвинторізні" Т. верстати з маточним гвинтом, що служать також "самоточкою" для обточування циліндрів, площин і конусів. Такий верстат зображено на таблиці фіг. 11. Він складається з тих же частин, але дещо іншої конструкції, станина його забезпечена вирізом, так звані. "гапом", щоб можна було обточувати колеса більшого радіуса, ніж висота його центрів. Уздовж її передньої сторони йде довгий "матковий гвинт", що зчіплюється зі шпинделем системою змінних зубчастих коліс, запас яких зображений під верстатом (ліворуч лежить "універсальний" патрон з чотирма переставними гвинтами, а праворуч шків для передачі руху шпинделю від приводу). За допомогою гайки, що роз'єднується, гвинт цей може рухати нижню каретку супорта вздовж самої станини, по цій каретці ковзає інша, поперечна, гвинт якої теж може обертатися від шпинделя: в такому випадку гайку його роз'єднують і повідомляють його з равликом, що сидить на осі зубчастого колеса, поперечному гвинту каретки за допомогою іншого, видимого на фігурі. Щоб не стирати даремно гвинт, для установок пересувають каретку через зубчасту смугу, шестерні і рукоятки, видних на фігурі. На поперечній каретці зміцнюється ручний супорт для зручного встановлення різця. Правіше за каретку видно "люнет": нерухома підставка, в яку вкладають дерев'яшки з вирізом для підтримки довгих предметів, щоб вони не гнулися при обточуванні. Ліва бабка "з перебором": коли слід крутити шпиндель швидше, ремінь накидають на шків, а шків скріплюють зі шпинделем. Коли ж необхідно повільне обертання, розчіплюють шків від шпинделя і присувають до шестерні на його лівому кінці зубчасте колесо, укріплене на особливій осі, що обертається в підшипниках, приготовлених на задній стороні бабки. Шестерня на правому кінці цієї осі зчепляється при цьому з колесом на правому кінці шпинделя і повідомляє йому обертання в кілька разів повільніше. Щоб нарізати гвинт цього ходу, треба знати хід гвинта. Припустимо, що він дорівнює 1 см. Якщо гвинт обертатиметься з тією ж швидкістю, як і шпиндель, нарізуватиметься його копія; щоб отримати гвинт у nраз меншого ходу, треба надіти такі колеса, щоб він повернувся на один оберт при nоборотах шпинделя. Неважко вирахувати, зі скількома зубцями треба взяти для цього колеса, але на практиці треба користуватися наявним набором коліс; так як набір цей обмежений, то іноді доводиться задовольнятися наближенням. Зазвичай при верстаті додається таблиця можливих та вживаних комбінацій. Якщо діаметри коліс на шпинделі і на гвинті недостатні для безпосереднього зчеплення, вводять допоміжне колесо, що зчепляється з ними обома і не змінює відношення числа обертів. Ввівши ще друге таке колесо, змінимо напрямок обертання гвинта і замість правого гвинта нарізатимемо лівий, або навпаки. Коли треба просто обточити циліндр самоточкою, вибирають колеса для гвинта з малим ходом. Іноді для спрощення конструкції в таких не гвинторізних самоточках замість маткового гвинта влаштовують зубчасту смугу з шестернею, що отримує рух від шпинделя.
ТОКАРНА СПРАВА.
М'яке дерево вимагає швидкого обертання, близько 10 обертів на секунду для тонких предметів; інструментами служать головним чином напівкругла та плоска стамески ("рера" та "мензель"). Обидві відрізняються від столярних більшою довжиною, відсутністю "гайки" на хвості, що вставляється в рукоятку, і тим, що напівкругла відточується не прямо, як столярна, а кути її сточують більше середини; плоска заточується з обох боків так, що лезо похило до довжини і один кут гострий, а інший тупий. При роботі інструмент спирають на "підручник" і прикладають до поверхні, що обробляється так, щоб нижня фаска леза була майже дотична до неї. Якщо злегка піднімати рукоятку так, щоб між цією фаскою та дотичною утворився кут у кілька градусів, стружки спочатку стають товстішими, а потім інструмент починає шкребти: замість стружок виходять крихти, а поверхня залишається негладкою. Для отримання гладкої поверхні доводиться завжди різати "по шарах" дерева, а не проти них, як і при струганні ножем; після обточування шліфують "шкуркою" (див. наждак) і потім міцно витирають стружками того ж дерева, чому виходить легкий блиск на поверхні. Ріжучий кут м'якого дерева - між 20 і 30 °; для твердих сортів він може бути і 45 °, а інструменти можна навмисно змушувати шкребти, а не різати: робота при цьому йде тихіше, але легше виробляти складні форми та візерунки. Для точки латуні, заліза, а також кістки від руки користуються небагатьма простими інструментами: "штихель" складається із сталевого прута квадратного перерізу, загостреного однією діагональною площиною, внаслідок чого виходять один гострий тригранний кут і два ріжучі леза. Якщо поставити штихель на підручник так, щоб коротка діагональ його фаски була майже вертикальна, і змусити його вістря різати трохи нижче лінії центрів, він діє дуже сильно, особливо на залозі і сталі, але залишає рубчасту поверхню, яку можна згладжувати його лезом. Для латуні зручніший прямий інструмент із заокругленим або загостреним двома фасками кінцем. Ріжучий кут для заліза близько 60 °, а для латуні тупіший, від 70 ° до 80 ° і навіть до 90 ° для остаточного згладжування. Швидкість обертання для латуні може бути лише трохи меншою, ніж для дерева, але для заліза вона повинна бути в 3 або 4 рази менше, інакше інструмент тупиться і робота йде погано. Для важкої роботи по металу, коли ще не було верстатів із супортами, вживали "гачки": ріжучий кінець інструменту відгинався під прямим кутом, довгу ручку можна було спирати на плечі, а "п'яту" на підручник. Таким чином весь опір передавався підручнику, а працівникові ставало легко утримувати та спрямовувати інструмент. Токарний гачок був спеціальним інструментом англійських "мільрайтів" (див.) першої половини XIX ст., тепер він вийшов із вжитку. Форма інструментів для обробки металу за допомогою супорта ретельно вироблена. Насамперед зауважимо, що всякий інструмент у самоточці залишатиме на бічній поверхні предмета, що обточується, гвинтову борозенку, а на площині, нормальної до осі обертання, борозенку у формі архімедової спіралі. Якщо вістря округле або трикутне, то борозенка буде виходити порівняно глибока, але видатні частини кожного обороту зрізуватимуться при утворенні наступного, коли хід гвинтової лінії значно менше ширини стружки, що знімається. Ще відкладніше виходитимуть борозенки, якщо вістря ув'язнено так, що складається з двох майже взаємно перпендикулярних лез, з яких одне майже стосовно утворюваної поверхні, а інше, майже нормальне, йде вперед і робить більшу частину роботи. Такі "бічні різці" необхідні для виточування шийок і виступів з кутами, що входять. Але при такій формі гострий кут перетину обох лез легко притуплюється на сталі та залозі, тому для обточування гладких поверхонь віддають перевагу різцю з одним прямолінійним лезом, нахиленим градусів на 30 до осі обертання, яке змушують різати не кутом, а серединою. Посуваючись лише вздовж радіуса предмета, що обточується, такий різець утворив би лінійчастий гіперболоїд обертання (див.), дотичний до циліндра у своїй шийці, тому при поздовжньому русі такий різець і залишає дуже гладку поверхню. Латунь і чавун точать насухо, але залізо і сталь дають гладку поверхню лише при змочуванні їх олією, сумішшю олії та скипидару або розчином мила з домішкою олії. При зніманні зовнішньої кори виливків, що містить окалину і піщинки, воліють простий різець з округлим кінцем. Для великих Т. верстатів знаходять вигідним не виковувати весь різець зі сталі, а вживати невеликі шматки сталевих прутків, прокатаних за різними відповідними потребами профілям перерізу, загартовані і вставляються в особливі "державки", що у свою чергу загвинчуються в супорт. При цьому не тільки виходить економія в матеріалі, але дотримується точно форма леза, тому що ріжучі брусочки відточують лише на їхній поперечній поверхні. Зазвичай поверхню обробляють ще шліфним напилком під час обертання на верстаті, хоча правильність форми при цьому порушується; якщо ж поверхня не піддаватиметься стирання, то її можна шліфувати наждаком і полірувати звичайними прийомами. Успіх робіт залежить від правильного встановлення інструменту. Бажано змушувати вістря різання працювати в горизонтальній площині, що проходить через вісь обертання, інакше "кут ухилу" DAQ(Фіг. I зверху) буде змінюватися в міру сточування предмета, а якщо обробляється його поверхня, перпендикулярна до осі, то біля центру лезо перестане працювати і пройде або нижче, або вище за нього.
Це положення водночас і найвигідніше для умов роботи: опір тонкої стружки спрямований по дотичній і може бути виражений силою AQ, а реакція вістря - силою АР, Прямо протилежною першою. Ці сили при рівномірному русі взаємно знищуються, не викликаючи складових, які прагнуть насунути предмет, що обробляється, на різець або відсунути його. Якщо різець торкається вище центральної площини (ф. I серед. чорт.), з'явиться рівнодіюча АВ, що прагне віддалити його від предмета, що обробляється; якщо ж він працює нижче, то ця сила буде спрямована у зворотний бік, різець матиме прагнення "заїдати", врізуватись глибше, якщо стружка стане товщою від того, що зустрінеться нерівність, або внаслідок необережного подвигу гвинта супорта. Щоб з'єднати обидві переваги, верхню поверхню різця ABзазвичай роблять похилою (фіг. I нижн. чорт.) і встановлюють його на лінії центрів. При зніманні товстої стружки на її відгинання йде більше роботи, ніж роз'єднання частинок металу, у разі напрям сили Qбуде наближатися до АЕ, лінії, що ділить навпіл ріжучий кут BADяк для клину. Ця обставина змушує неодмінно піднімати вістря різця або робити його поверхню похилою, наскільки це можливо за необхідності надавати куту ухилу. DAQвід 3° до 4°, а ріжучому куту BADвід 51° до 60° для заліза, від 51° до 70° для чавуну та від 66° до 80° для бронзи та латуні. Досвід показав, що найбільша кількість стружок виходить при найменшій витраті роботи двигуна при швидкостях на колі стм в секунду: 5,5 для заліза, 4,0 для чавуну та 6,5 для бронзи. Стружки при цьому мали 0,3 мм товщини та ширину від 10 до 40 мм. Але насправді рушійна сила коштує набагато дешевше за час майстра, тому вигідно прискорити роботу, витрачаючи більше сили і знімаючи товщу стружку при більшій швидкості. Тому практично сильно відступають від цих швидкостей. За Дежонком (Dejonc), ці швидкості:
Брати ще більші швидкості не можна тому, що різець нагрівається, а інструмент і предмет, що обточується, починають тремтіти і поверхня виходить нерівна. Тож прискорення роботи великих Т. верстатів, напр. при обточуванні вагонних коліс, нещодавно були застосовані з успіхом "шарошки" (або "фрезери", див.) замість різця (верстат Рота у Флорисдорфі, поблизу Відня). Це обертові різальні коліщатка з багатьма вістрями; робота тому розподіляється на велику поверхню і при витраті достатньої робочої сили йде набагато швидше. Інший засіб для прискорення роботи важких Т. верстатів придумано в Америці: це різці з особливого сорту сталі, що не втрачає своєї твердості та при нагріванні до темно-червоного жару; тому сталь можна обточувати для "обдирки" при швидкості на колі в 10 ст, м'яке лите залізо при 96 ст, сірий чавун при 50 ст, а латунь при 100 ст в 1 секунду. Ймовірно, що це один із сортів так званої натурально-твердої сталі: ці сорти містять зазвичай, крім вуглецю, ще вольфрам, титан, молібден та ін елементи. Будучи нагріті вище за певну для кожного сорту температури, вони стають по охолодженні твердими, навіть якщо це охолодження відбувалося повільно. Якщо ж їх нагріти вдруге до іншої певної, але менш високої температури, то після охолодження вони виявляються значно м'якшими. Нагрівання ж, яке не досягає цієї другої "критичної температури", залишається без значного впливу на твердість. Застосування таких різців вимагає Т. верстатів міцнішої конструкції, оскільки не всі існуючі допустять знімання товстих стружок при великій швидкості без шкідливих тремтінь. Дуже важливу роль у сучасній масовій фабрикації металевих виробів грають так зв. "Револьверні Т. верстати". При виготовленні зброї, швейних машин, велосипедів, дамських годинників, електричного приладдя тощо потрібні десятки тисяч однакових гвинтів та інших дрібних точених частин, які повинні бути настільки близькі до тотожності, щоб замінювати одна одну без будь-якої підгонки. Для виготовлення таких предметів з дроту до 3 стм діам., переважно латунної, шпиндель верстата (таблиця, фіг. 12) роблять просвердленим наскрізь, щоб пропускати довгий дріт і зменшити кількість обрізків (опорний гвинт, зображений на фігурі, вставляється лише тоді, коли обробляють короткі, литі або ковані предмети, що закріплюються в зображеному під верстатом патроні, в який можна вставляти губи у вигляді коробок для заливання м'яким металом предметів неправильної форми). Виставивши з патрона скільки потрібно дроту, пускають шпиндель у рух і присувають до нього перший інструмент револьверного супорта, поки не буде досягнутий особливий гвинт. Тоді відсувають супорт назад, при цьому особливий собачка повертає верхню частину супорта, як барабан револьвера, на шосту частину обороту, так що на місце першого інструмента стає другою і т. д. Для нарізування гвинта або для відрізування готової роботи служить важіль, що обертається в бабці шпинделя. На лівому його кінці укріплена частина гайки: коли вона приведена в дотик з гвинтовим патроном, одягненим на лівий кінець шпинделя, вістря на правому кінці важеля нарізує гвинт, а гвинт, ковзаючи по платформі, обмежує глибину нарізки. Пристрій Т. верстатів надзвичайно різноманітний, часто такий верстат пристосований лише для однієї певної роботи, інші діють абсолютно автоматично. До Т. верстатів треба зарахувати і "копіювальний верстат", що вживається переважно для виготовлення дерев'яних рушничних лож, шевських колодок та інших округлих предметів. Оброблюваний предмет З(табл. фіг. 4 може повертатися біля горизонтальної осі, паралельної осі моделі А, З якою вісь предмета зчеплена зубчастими колесами, так що обертається з рівною швидкістю і в ту саму сторону. Обробна шарошками Уобертається біля осі, паралельної двом першим, але укріпленої на санках, що ковзають перпендикулярно до них. При повільному обертанні моделі та предмета шарошки зрізують його, поки завзятий гвинт, пов'язаний із санчатами, не спиратиметься на поверхню моделі і не затримає подальшого руху. Тоді той самий процес починається в іншому перерізі моделі. Принцип копіювального Т. верстата застосовується у дуже різноманітних видах.
Літературарясна, але книг, що містять застосовні відомості, мало. Основна книга: Holtzapffel, "Turning and mechanical manipulation" (т. IV, ). Перший том вийшов у м., але існує нове видання, що вийшло в дев'яностих роках. Тімі, "Основи машинобудування" (); Найденко, "Керівництво для токарів" (Катеринослав , ; багато придатне для учнів; у пояснення автор не вдається); такого ж характеру, але містить дуже багато цінних відомостей: Е. Dejonc, La Mechanique pratique (П., ); Joshua Rose, "The practical Machinist".
Вільяму Мейс принесли успіх зйомки в першому ж фільмі, після чого його життя змінилося. Відзначений багатьма нагородами, він утвердився як один із провідних акторів, які грають характерні ролі. Якось, будучи на зйомках у Міннесоті, Мейсі захопився гострінням. Він брав уроки у місцевого токаря і навіть купив власний верстат, щоб практикуватися у перервах між зйомками.
На перший погляд цей з'їдений жуками сосновий чурбак не здавався чимось особливим, але після зняття кори виявилася чудова заготівля для точення чаші з тонкими стінками.
Що підштовхнуло його до заняття токарною справою? "Я схожий на шимпанзе: робота токаря мене просто заінтригувала, і мені відразу захотілося спробувати зробити щось самому", - каже Мейсі з усмішкою. Потім додає вже більш серйозним тоном: «Мені завжди подобалися різні ємності: вони практичні, я люблю дарувати їх, знаючи, що вони не будуть припадати пилом без діла. Люди зазвичай милуються формою судин і отримують насолоду від контакту з ними — чіпають їх, гладять і при цьому посміхаються». Дізнавшись про захоплення Вільяма токарною роботою, ми вирішили відвідати його майстерню в передмісті Лос-Анджелеса, взявши із собою відомого майстра Філа Бренніона, який погодився дати кіноактору кілька уроків. Під його керівництвом до кінця дня Мейсі зумів виточити свою першу тонкостінну, напівпрозору чашу.
Перші кроки: правильний вибір матеріалу та інструментів
Для точення просвічує судини потрібен особливий матеріал. Деревина має бути світлою, досить щільною і мати гарний малюнок з характерними мітками, що надає їй додаткової привабливості. Коли Бренніон дістав із пластикового мішка непоказний, покритий застиглими краплями смоли і поцяткований отворами від комах сосновий цурбак діаметром близько 20 см, ми були здивовані. Але негарна заготівля виявилася лише зовні.
Цей шматок був випиляний із дерева, що загинув від нападу жуків-короїдів. Їхні личинки харчуються камбієм (шаром живих клітин, розташованих під корою), виснажуючи дерево до загибелі. Коли личинки перетворюються на жуків і виходять назовні, в їх ходах починають рости грибки, які спричиняють появу радіальних кольорових смуг у товщі стовбура.
Навіть якщо вам не вдасться знайти унікальну заготівлю, подібну до цієї, ви все ж таки зможете виточити чашу, стінки якої пропускають світло. Виберіть світлу деревину, наприклад клена, і переконайтеся, що вона сира, а не висушена, щоб було легше її обробляти.
Примітка. Ця заготівля виявилася довшою, ніж потрібно виготовлення чаші. Після виконання головного завдання залишок цурбака був витрачений в експериментах з точіння порожнистої судини. Щоб зробити подібну чашу, достатньо заготовки завдовжки 150 мм.
Встановивши частоту обертання близько 500 об/хв, а підручник на 50 мм нижче осі точення, Мейсі обточив заготовку різцем жолобчастим.
Для роботи потрібні всього два токарні інструменти: різь жолоба шириною 10 мм і відрізний різець шириною 5 мм. Для такої делікатної роботи вони мають бути добре заточені. Щоб виточити тонкостінну чашу, знадобиться чимало часу. (Вільям Мейсі витратив близько гріха годинника на освоєння цієї техніки.) Бренніон радить не переривати розпочатий процес до повного завершення роботи. Чому? Сира деревина, особливо в тонких виробах, висихає дуже швидко і може розтріскатися або покоробитися, якщо залишити її поза увагою. «Якщо ви змушені зробити перерву, — каже він, — візьміть свіжі стружки, покладіть їх у пластиковий пакет та надягніть пакет на незакінчену чашу. Видавіть із нього зайве повітря і обмотайте скотчем. Це допоможе вирівняти вологість заготівлі і запобігатиме появі тріщин».
Сцена перша: підготовка матеріалу
Мейс показує результат вирівнювання торців за допомогою відрізного різця. Заготівлю можна кріпити до планшайби. Центральний виступ, якщо потрібно, неважко зрізати стамескою.
Видавши кору і очистивши поверхню дротяною щіткою, Мейсі закріпив заготівлю в центрах токарного верстата і кілька разів повернув її рукою, щоб переконатися в надійності кріплення та збалансованості. Потім грубо обточив її до циліндра за допомогою різця жолобчатого. (Рис. 1і фото А).Невелика ширина інструменту зменшує ризик його заривання в заготівлю при первинній крапці. Якщо форма заготівлі близька до циліндричної, можна взяти широкий рейер, щоб прискорити роботу. (Фото В).
Потім Бренніон і Мейсі зняли заготовку зі верстата і за допомогою шурупів закріпили на одному з торців планшайбу, вирівнявши її з віссю заготовки. Короткий виступ на торці заготівлі увійшов до центрального поглиблення планшайби. Кріплення заготовки до планшайби має бути дуже надійним Мейсі встановив планшайбу на верстаті шпиндель, а для підтримки протилежного кінця заготовки використовував задній центр. Після цього знову обточив заготівлю, щоб вона оберталася без биття.
Сцена друга: початок точення чаші
Щоб тонкі стінки просвічували зсередини, Бренніон радить збільшити площу освітленої поверхні, надавши чаші форму широкого конуса з вузькою основою.
Періодично вимикаючи верстат, щоб оглянути затиснуту в центрах заготівлю, Мейсі починає формувати чашу зовні. Підручник встановлений перпендикулярно до напрямку руху різця.
Для точення такої форми частоту обертання збільшили до 1000 об/хв, а потім за допомогою жолобчастого різця почали формувати конус (Рис. 2і фото С). Поки що можна не дбати про точність зовнішнього профілю. Але потрібно залишити більше матеріалу в нижній частині заготовки (приблизно 75 мм в діаметрі), щоб вона витримала бічне тиск при точенні. Бренніон радить до кінця роботи не зменшувати цей розмір. Готова чаша має основу діаметром близько 50 мм.
Сцена третя: формування порожнини
Перед початком точення внутрішнього контуру Мейс відсунув задню бабку і перевірив надійність кріплення заготовки на планшайбі. Встановивши підручник паралельно торцю заготовки, він за допомогою жолобчастого різця вибрав поглиблення в центрі. (Рис. 3).Можна використовувати свердло, вставивши свердлильний патрон у пінолі задньої бабки. Бренніон рекомендує свердлити відразу на всю глибину, поки заготовка має достатню міцність. Торцеве точення тонких стінок, за словами Бренніона, потребує особливого підходу. При точенні поздовжніх волокон зазвичай переміщають різець від краю до центру. Однак тут внутрішню частину чаші потрібно точити від центру до країв (ФотоD). Це дозволяє краще контролювати процес та зменшує ризик випадкового пошкодження тонких стінок чаші при необережному русі різцем.
Мейсі переставляє підручник паралельно оброблюваної поверхні, встановлюючи його на висоті осі точення при роботі різцем зовні і на 25 мм нижче при точенні внутрішнього об'єму.
"Чим тонше стають стіни, тим обережніше потрібно працювати", - попереджає Бренніон. Тонкі стіни із сирої деревини швидко висихають, нерідко втрачаючи круглу форму. Гострота інструменту та обережне видалення тонких шарів матеріалу допомагають уникнути неприємностей. Начерно виточивши внутрішній об'єм, Мейсі знову взявся за зовнішній контур чаші. (Фото Е).Закінчивши точення зовні, він довів стіни до товщини, працюючи різцем зсередини. Бренніон пояснює, що така послідовність обробки зводить до мінімуму жолоблення тонких стінок.
Щоб стінки могли просвічувати, пояснює Бренніон, вони повинні мати рівномірну товщину трохи більше 4 мм. Будь-яке збільшення або зменшення товщини викликає внутрішню напругу, яка може розірвати деревину.
Для контролю товщини стін токарі застосовували два методи. Вони спрямовували світло від невеликої лампи всередину чаші та оглядали задню сторону, перевіряючи наявність темних або світлих місць.
А ще вони пальцями торкалися стінок чаші, що обертається. Визначення товщі-
Сцена четверта: шліфування, оздоблення та останні рухи різцем
Заключне шліфування видаляє всі сліди різця і готує чашу до нанесення оздоблення.
Завершивши формування контурів від основи до обідка чаші, Мейсі приступив до шліфування, користуючись наждачним папером зернистістю від 120 до 220 одиниць. (Рис. 4і фотоF). У подібних випадках частіше шліфують вручну, але Мейсі використовує електродриль для прискорення процесу.
Щоб стінки чаші краще пропускали світло, він рясно покрив їх так званою датською олією (ФотоG). Склад добре вбирається у деревину і робить її прозорішою. Плівкоутворювальні покриття, такі як нітролак або поліуретан, не гавкають такого ефекту.
Хоча спочатку заготівля була сирою, тепло, що утворюється під час точення та шліфування, достатньо висушило деревину, щоб її можна було обробити масляним складом. Якщо залишити чашу без оздоблення, вона може покоробитися або потріскати вже через кілька хвилин.
Масляне просочення готової чаші робить її ще краще, посилюючи контраст між темними та світлими ділянками та додаючи бурштиновий відтінок.
Нарешті Мейс відокремив чашу від залишку заготовки за допомогою відрізного різця. Після шліфування та обробки денця він як слід розглянув її в променях каліфорнійського сонця.
Наш герой
Професіякіноактор.
Спеціалізація:виконання характерних ролей та точення утилітарних судин.
Майстерня:надбудова розміром 7,3 х 7,3 м над гаражем. У головній ролі - токарний верстат Powermatic 4224, другорядні ролі грають інші верстати, зайняті в основному первинною обробкою токарних заготовок.
Досвід:його батько був теслею, який побудував сімейний будинок, тому Вільям з дитинства знайомий з інструментами. Токарне ремесло зацікавило його випадково, але, спробувавши одного разу, він попався на гачок.
Найчастіше використовує:токарний верстат, токарні різці та електроточило.
Улюблені породи деревини:американський граб, який міцний і чудово виглядає в точених виробах, а також горіх, що має гарний колір.
Улюблений вид обробки:масло Behlen для дерев'яного посуду - його легко нанести та відновити.
Головна порада:«Навчіться точити свої різці та розуміти, як працюють вони та токарний верстат. І завжди будьте обережні — безпека найважливіша. Мої методи роботи дозволили мені зберегти цілими всі пальці, заробивши лише пару шрамів».
Токаря була і залишається однією з найбільш затребуваних. Обробка деревини та металу – сфера застосування токарного ремесла. Для оптимізації праці, точності та швидкості виготовлення деталей існує безліч верстатів та іншого обладнання, яке постійно вдосконалюється, дозволяючи виконувати майстру найскладніші та найточніші операції.
Специфіка терміна
Токарна справа пройшла довгий шлях розвитку, перш ніж набула тих форм виробництва, які ми знаємо зараз. На сучасному етапі до нього відносяться різання металевих і неметалевих матеріалів і сплавів, нанесення різьблення різних типів на деталі, виточування окремих елементів обладнання та нанесення на них різних насічок, канавок і т.д., обточування дерев'яних болванок для надання їм потрібної форми. Кінцеві продукти виробництва - знайомі нам болти та гайки, клапани та перехідники, заглушки та багато іншого фурнітура, а також різні корпуси та інші деталі.
Токарна справа тісно пов'язана із токарним виробництвом. Під це поняття підходить, у принципі, будь-яке підприємство, де встановлені відповідні верстати та інші знаряддя для роботи з різним матеріалом від одиничних замовлень до цілої серії чи лінії. Для того щоб вміти виконувати потрібні дії і розбиратися в кожному етапі операцій, необхідно добре знати властивості термообробок матеріалів, орієнтуватися в кресленнях і мати багато інших знань. Тому токарна справа вважається наукою складною, що тісно взаємодіє з суміжними.
Історія та традиції
Якщо повернутись у далеке минуле, то можна згадати, що наші предки користувалися посудом, який довбали, вирізали та виточували з дерева, так само як і предмети домашнього вжитку, меблі та навіть іграшки. Робилося це спочатку грубим способом і підручними засобами, а потім на пристосуваннях, що нагадували токарні верстати і прообразами. Так з'явилися обточені братини, миски, чашки. Відтак саме звідти сучасна токарна справа бере свої витоки. І до цього дня в народних промислах точені деталі та цілі вироби знаходять широке застосування. Наприклад, різні кухонні аксесуари: підставки під гарячі чайники, каструлі та сковорідки, тощо; аксесуари дизайну інтер'єру: дерев'яні завіси з відшліфованих кругляшків з деревини або паличок, сувенірні скульптури та статуетки. Токарні верстати обробляють практично будь-яку породу дерева швидко та акуратно, з усією необхідною точністю. При цьому розмір виробу особливої ролі не відіграє. Обточити можна і мініатюрну нецке, вказавши навіть найдрібніші деталі та великий виріб. Особливу красу і виразність таким предметам надає
ет художній розпис.
З розвитком промисловості, активним використанням у виробництві заліза зародилася і токарна справа з металу, близька технічно до деревообробного. Нині без нього не обходиться жоден виробничий процес. Найскладніші механізми в основі своєї виготовлені з деталей, створених на токарних верстатах. Тому токар, особливо фрезерувальник, завжди затребуваний на підприємствах. А навчання токарній справі ведеться у всіх спеціалізованих профтехучилищах і багатьох великих заводах і фабриках.
Резюме
Професія токаря, цікава та важка, потребує великої самодисципліни, акуратності та постійного самовдосконалення. Це одна із тих спеціальностей, на яких тримаються найскладніші високотехнологічні процеси.
У книзі розглянуто технологію обробки деталей на токарних верстатах; наведено відомості про обладнання, інструменти, пристрої та вибір найбільш раціональних режимів різання; висвітлено питання механізації та автоматизації процесів обробки деталей на токарних верстатах, а також питання техніки безпеки під час роботи на цих верстатах; наведено приклади роботи токарів-новаторів.
Книга призначена як підручник для підготовки токарів у міських професійно-технічних училищах і може бути використана в мережі індивідуального та бригадного навчання на промислових підприємствах.
ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ПРО ПРИСТРІЙ ТОКАРНО - ІНТОРІЗНОГО ВЕРСТАТУ. ПРИЗНАЧЕННЯ токарних верстатів.
Найбільш поширеним методом обробки матеріалів різанням є обробка на токарних верстатах. На токарних верстатах обробляють деталі, що мають переважно форму тіл обертання (валики, оправки, втулки, заготовки для зубчастих коліс та ін.). При виготовленні таких деталей доводиться обробляти циліндричні, конічні, фасонні поверхні, нарізати різьблення, виточувати канавки, обробляти торцеві поверхні, свердлити, зенкерувати і розгортати отвори та ін. розгортками, мітчиками, плашками та ін.
ТИПИ ТОЧНИХ ВЕРСТАТІВ. Токарні верстати складають найбільш численну групу металорізальних верстатів на машинобудівних заводах і є дуже різноманітними за розмірами та за типами. Основними розмірами токарних верстатів є: найбільший допустимий діаметр заготовки, що обробляється над станиною, або висота центрів над станиною; відстань між центрами, тобто відстань, що дорівнює найбільшій довжині деталі, яка може бути встановлена на даному верстаті.
Усі токарні верстати по висоті центрів над станиною можуть бути поділені на:
дрібні верстати – з висотою центрів до 150 мм; середні верстати – з висотою центрів 150-300 мм; великі верстати – з висотою центрів понад 300 мм. Відстань між центрами у дрібних верстатів не більше 750 мм, середніх 750, 1000 і 1500 мм, у великих від 1500 мм.
Безкоштовно скачати електронну книгу у зручному форматі, дивитися та читати:
Скачати книгу Токарна справа, Бруштейн Б.Є., Дементьєв В.І., 1967 - fileskachat.com, швидке та безкоштовне скачування.
- Підготовка фахівців для атомної промисловості зарубіжних країн у НДЯУ «МІФІ», Дмитрієв Н.М., Ареф'єв П.А., 2018
- Теорія автоматичного управління, Підручник та практикум для бакалаврату та спеціалітету, Ягодкіна Т.В., Бесєдін В.М., 2019
- Шрифти, Шрифтова графіка, Безрукова Є.А., Мхітарян Г.Ю., 2019
Наступні підручники та книги.
Пробучення токарної справи - це розділ сайту, який містить інформацію не тільки для професійних токарів, але й для учнів токарної справи. Токарна справа є дуже перспективною, тому що справжнього токаря в наш час спробуй знайди.
Професія токарявисоко оплачувана, тому, якщо ви не ледар, і хочете заробляти хороші гроші за свою працю, починайте вивчати основи токарної справи на нашому сайті.
Токарний верстат призначений для обробки різанням тіла обертанням, у тому числі торцевих площин, що обертаються, і гвинтових поверхонь. Крім цього на токарних верстатах можуть виконуватися роботи, не пов'язані з обробкою різанням.
Список всіх можливостей токарного верстатадуже великий та розгляд функцій токарного верстатазайме чимало часу. І вивчити всі функції токарного верстатаза одне заняття практично не реально, але поступово ми з вами знайомитимемося з усіма тонкощами токарної справи. Навчання токарної справими почнемо, використовуючи наступний список уроків з токарної справи.
Уроки токарної справи :
Урок №1. Влаштування токарного верстата
Урок №2. Робота на токарному верстаті або керування токарним верстатом
Зміст:
1. Токарні різці
Токарні різці- це спеціальні різальні інструменти, що використовуються для токарної обробки деталей.
Токарні різці застосовуються, як основний інструмент для токарних, стругальних та інших робіт на верстатах.
Для якісної та точної обробки деталі та досягнення необхідних форм та розмірів виробу використовують токарний різець, за допомогою якого послідовно зрізуються шари матеріалу.
УУ процесі зрізання шару матеріалу різець врізається в нього, знімаючи з його поверхні стружку.
ПроСтрою кромка різця є його основним робочим елементом.
Зпро час роботи різець піддається зносу, про що свідчить викрашування ріжучої частини (кромки). Для використання токарного різця надалі потрібне його переточування.
1.1 Влаштування токарного різця
1.2 Подача токарного різця
1.3 Зріз металу токарним різцем
1.4 Поверхня різання
1.5 Конструкція різця
1.6 Кути токарного різця
1.7 Зношування та стійкість різця
1.8 Різці для токарних верстатів
1.9 Матеріали токарних різців
1.10 Конструкції токарних різців
1.11 Виготовлення твердосплавних різців
1.12 Виготовлення різців із пластинками
1.13 Виготовлення швидкорізальних та вуглецевих різців
2. Токарний верстат
Токарний верстат -це верстат для обробки деталей способом різання та точення.
Проосновні роботи, що виконуються на токарних верстатах: точення, розточування та обточування різних типів поверхонь, нарізка різьблення, обробка торців деталі, свердління, зенкерування та нарізування отворів.
Заготівка встановлюється в центрі, і обертається за допомогою шпинделя, далі механізм подачі переміщує різець різальний разом з супортом ходового валу.
Для здійснення додаткових видів операцій на верстаті, таких як шліфування, свердління, фрезерування отворів на верстати встановлюється додаткове обладнання.
Токарно-гвинторізний верстат призначений для здійснення токарної роботи з кольоровими та чорними металами.
Токарно-гвинторізний верстат складається з:
- ЗТаніна - основна частина верстата, яка є кістяком для монтування всіх механізмів верстата.
- Передняя бабка - ще її називають шпиндельною, через розміщення в ній шпинделя, коробки швидкостей та інших елементів.
- Дообробка подач забезпечує рух від шпинделя до супорту.
- Зуппорт – призначений для закріплення різального інструменту та його подачі.
- Фартух – необхідний перетворення обертання валика в рух супорта.
- Центр – установка підтримки обробки деталі чи інструмента.
2.1 Токарно-гвинторізний верстат моделі 1А62
2.2 Фрикційна муфта токарного верстата моделі IA62
2.3 Влаштування задньої бабки
2.4 Влаштування токарно-гвинторізного верстата
2.5 Догляд за токарним верстатом
2.6 Регулювання токарного верстата
2.7 Безпека роботи на токарному верстаті
2.8 Пристосування для закріплення деталей, що обробляються в центрах
2.9 Точність токарного верстата
Здесь ви дізнаєтесь як визначити та налаштувати точність токарного верстата, освоїте такі поняття як жорсткість при токарній обробці, обробка на оправках, роботи з оправкою.
Правила роботиз шпиндельними оправками. У розділі токарну справу розглянуто токарно-гвинторізні верстати, такі як токарно-гвинторізний верстат 1А62. Докладніше розказано про токарних різцях, їх видах, матеріали токарних різцівїхня конструкція. Зношування і стійкість різця теж мають немалий вплив на токарну обробку.