Металорізальні верстати:історія і сучасність

Тема : Металорізальні верстати: історія та сучасність. Мета: Ознайомитися з історією створення та розвитку верстатів, розглянути сучасні верстати, їх особливості. План: Виникнення перших різальних інструментівІсторія розвитку верстатів. Сучасні верстати

Виникнення перших різальних інструментів. Верстатники — це група професій, що прийшли до нас із глибини століть. Прообраз верстата для оброблення матеріалів з'явився багато тисячоліть тому, а першими матеріалами, з якими зіштовхнулася давня людина, були дерево й камінь. основою будь-якого різального інструмента є клин. Рис. 1.1.1. Галузь застосування клина в різні історичні епохи: I — кам'яна доба; II — бронзова доба; III — епоха промислового перевороту; IV — космічна доба

Виникнення перших різальних інструментів. Перший різальний інструмент був різець — знаряддя з міцним різко скошеним краєм, що нагадує стамеску. Різець мав форму клина. Він призначався для виготовлення інших знарядь і пристроїв. Можна сказати, що він мав те саме призначення, що й сучасні металорізальні інструменти. Під час оброблення робітник тримав різець у руках, притискав його до заготовки, що обертається, і таким чином знімав необхідний припуск. Рис. 1.1.3. Різці з Мезина: прямі (а), дзьобоподібний (б), Тимонівки (в), з острова Мальта (г), костяний різець племені бороро (д), сучасний різець (е)

Виникнення перших різальних інструментівсвердло: воно мало різальне лезо та державку, за яку його утримували в процесі роботи. Більше того, сам процес свердління аналогічний сучасному: обертанням свердла й одночасною подачею його вглиб оброблюваного матеріалу утворювали отвір. Рис. 1.1.4. Свердління отворів розпочалося у кам'яному віці:а — свердло, яке тримали безпосередньо рукою; б — маленькі свердла закріплювали в древку; в — кам'яне знаряддя з незакінченим двостороннім свердлінням; г — результати роботи порожнинного свердла

Процес свердління. Кам'яне свердло тримали в руці і вискоблювали їм отвір, або ж менші екземпляри закріплювали на ратищі й надавали йому зворотно-обертового руху між долонями. Додумалися навіть обмотати тятиву лука навколо ратища й рухати лук від себе й до себе, притримуючи ратище зверху і натискаючи на нього з метою створення осьової сили. Таке лучкове свердління виявилося майже в 20 разів продуктивнішим за дворучне свердління. Океанійці й індійські племена Північної Америки для свердління винайшли навіть маховик на осі й бечівку, з'єднану з планкою. Рис. 1.1.5. Свердла майстрів давнини:а — спіральні свердла-бурави IX—XI століть; б — пероподібні свердла давнини; в — спіральні свердла-бурави XVII століття. Але найголовніше стосувалося пристрою, за допомогою якого фіксувалося взаємне розташування оброблюваного предмета й інструмента. Воно складалося з двох кілків і поперечини, що їх з'єднувала (рис. 1.1.6). Цей пристрій ще більше підвищив продуктивність праці та якість обробки. Саме він і є попередником усіх металорізальних верстатів. Рис. 1.1.6. Пристрій для отримання отворів у кам'яних знаряддях

Перший токарний верстат. Токарний верстат було винайдено близько п'яти тисяч років тому. І він був першим верстатом в історії людства, а отже, токар — найдавніша верстатна професія. Найдавніші токарні верстати мали два стояки з центрами. На них установлювалася й закріплювалася заготовка. На неї накидався шнурок, перетягуванням якого забезпечувалося обертання заготовки. Одна людина обертала заготовку, інша — підставляла різець і знімала з неї шар матеріалу. Рис. 1.1.7. Давній токарний верстат

Перші токарні верстатиІ протягом багатьох наступних століть усі зусилля були спрямовані на вдосконалення приводу верстата. Перш за все, слід було звільнити обидві руки для виконання основної роботи. Це було досягнуто за допомогою ножного приводу. Рис. 1.1.8. Удосконалення приводу токарного верстата

Токарні верстати ХVІІ століття. Рис. 1.1.9. «Персональна машина другого роду», або копіювально-токарний верстат А. К. Нартоватривалий час був особистим токарем Петра ІАндрій Костянтинович Нартов (1693—1756)Нартов уперше в світовій практиці ввів змінні зубчасті колеса й механізований супорт у токарний верстат виробничого призначення.

Токарні верстати ХІХ століття. Рис. 1.1.14. Токарно-гвинторізний верстат в останньому десятилітті ХІХ ст. Завдяки майстерності багатьох поколінь верстатобудівників було створено досконалі моделі токарних верстатів. І в кінці двадцятих років ХІХ ст. вітчизняні токарні верстати так само, як і західноєвропейські, набули всіх основних рис, що збереглися аж до початку ХХ ст.

Уже в книзі А. К. Нартова «Театрум Махінаріум» наводяться три варіанти поздовжньо-стругального верстата. Багато вдосконалень у конструкцію поздовжньо-стругального верстата було внесено в першій половині минулого століття. Тоді ці верстати й набули тих форм, що зберігалися тривалий час. Дещо пізніше оформився поперечно-стругальний верстат. Як протилежність токарним і свердлувальним верстатам при обробленні на стругальних верстатах заготовка й інструмент не обертаються (рис. 1.1.15). Виконавчі органи цих верстатів здійснюють прямолінійні рухи. Рис. 1.1.15. Сучасний поперечно-стругальний верстат

Фрезерні верстати ХІХ століття Швидко розширюється типаж фрез і самих фрезерних верстатів. Багато в чому це пояснюється тим, що багато конструктивних рішень, типових для токарних верстатів, були використані у фрезерних верстатах. Найперші фрези французи з палкою уявою назвали як солодку ягоду — полуницею, що французькою буде «фрейз», а українською — «фреза». Родоначальниця сучасних фрез дійсно була дуже схожа на полуницю, яку обертали за хвостик. Рис. 1.1.17. Вертикально-фрезерний верстат XIX ст.

Шліфувальні верстати ХІХ століття Рис. 1.1.18. Перший заточувальний пристрій. Рис. 1.1.19. Шліфувальний і полірувальний верстат ХІХ ст.

Сучасні верстати. Верстати з ЧПК мають таке керування, при якому верстат працює згідно із заданою керуючою програмою (КП)Історія винаходу верстата з ЧПК Винахідником першого верстата з числовим програмним керуванням є американець Джон Персонс, що працював у фірмі свого батька Parsons Inc. Фірма випускала гвинти для гвинтокрилів і Джон Персонс вперше запропонував використовувати верстат, що працював за програмою, яка вводилась з перфокарт. В 1949 році військово-повітряні сили США профінансували розробку цією фірмою верстата для контурного фрезерування складних за формою деталей авіаційної техніки. Самостійно виконати таке складне завдання фірма не мала можливості, тому звернулась за допомогою до Масачусетського технологічного університету. Це співробітництво продовжувалось недовго. Вже в 1950 році університет викупив компанію по виробництву фрезерних верстатів Hydro-Tel. Перший фрезерний верстат з програмним керуванням було створено 1952 року

Сучасні верстати. Верстати з ЧПК(числовим програмним керуванням)За призначенням бувають: Токарні, Фрезерні та широкого спектра дії(універсальні). Токарний верстат з ЧПК( токарні обробні центри)Токарний верстат з ЧПКЗа компоновкою: -горизонтальні з короткою та поздовжньою станиною,-вертикальні-швейцарского типу-з фрезерною функцією або з фрезерним шпинделем. За кількістю шпинделів:-одно,-двох або багатошпиндельніЗа кількістю осей:-2,-3 або-5-осьові. За типом тримача інструменту:-револьверною головкою-інструментальним магазином,-різцетримачем

Сучасні верстати. Фрезерні верстати з ЧПК (обробні центри)За принципом конструктивного виконання фрезерні ЧПК верстати поділяються на декілька типів, серед яких:горизонтально-фрезерні;вертикально-фрезерні;горизонтально-розточувальні;п’ятиосьові;портальні;багатофункціональні. За кількістю осей або ступенів свободи -2,-3,5-осьові. За кількістю задіяних інструментів:-одно і багатоінструментальніВерстати з ЧПК призначені для точної обробки різноманітних деталей складної форми при серійному та масовому виробництві

Сучасні верстати. Сучасний лазерний верстат. Лазерне різання вважається одним із сучасних методів обробки металу, принцип якого полягає в розрізуванні матеріалу на частини за допомогою дуже потужного лазерного променя. Під час процесу обробки лазерний промінь може мати три положення: над поверхнею металу, на самій його поверхні, а також під нею.

Домашнє завдання: Конкурс на кращий інформаційний проект на тему «Сучасна металообробка»:-верстати з ЧПК,-обробні горизонтальні та вертикальні центри з ЧПК.- верстати для електроерозійної обробки - верстати для лазерної обробки тощо. Завдання: за допомогою мережі інтернет та штучного інтелекту дослідити методи сучасної металообробки, верстати, які застосовують при цих способах обробки, принцип металообробки, комплектацію цих верстатів, роботи, які можна виконувати на цих верстатах. Результат досліджень оформити у вигляді публікації, інформаційного бюлетеня або презентації з фото, описом, посиланнями на відео з обробкою на цих верстатах. Презентація (Power. Point)-не більше 5 слайдів,Публікаціячи бюлетень(Publisher, Canva, Word) -2 сторінки