Svarv, borrmaskin, slipmaskin... Tittar på den historiska utvecklingen av olika typer av verktygsmaskiner

1, svarv
En svarv är en verktygsmaskin som i första hand använder svarvverktyg för att utföra bearbetning på roterande arbetsstycken. På svarven kan motsvarande bearbetning även utföras med borr, brotschar, kranar, stansar och räfflade verktyg. Svarv används främst för bearbetning av axlar, skivor, hylsor och andra arbetsstycken med roterande ytor. Det är den mest använda typen av verktygsmaskin i mekanisk tillverkning och reparationsfabriker.
1. Den gamla "bågsvarven" med remskivor och bågformade stavar. Redan i den antika egyptiska eran hade man uppfunnit tekniken att svarva trä med skärverktyg samtidigt som man roterade det runt sin centrala axel. Först använde folk två stående stockar som stöd för att lyfta virket som skulle vändas, använde grenarnas elasticitet för att rulla repet på träet, drog repet för hand eller fot för att rotera virket och höll ett skärverktyg för skärande.
Denna uråldriga metod utvecklades gradvis och utvecklades till en "bågsvarv", som går ut på att linda ett rep runt en remskiva i två eller tre cirklar, stödja repet på en elastisk stång böjd till en bågeform, och skjuta och dra bågen fram och tillbaka för att rotera arbetsstycket för svarvning.
2. En medeltida "pedalsvarv" med vevaxel och svänghjulstransmission. På medeltiden designade någon en "pedalsvarv" som använde en pedal för att rotera vevaxeln och driva svänghjulet, och sedan överförde det till huvudaxeln för att rotera det. I mitten av-16th århundradet designade en designer vid namn Besson i Frankrike en svarv för att vrida skruvar som använde skruvar för att skjuta skärverktyg. Tyvärr var denna typ av svarv inte allmänt marknadsförd.
På 1700-talet föddes sänglådor och chuckar. På 1700-talet konstruerade någon en typ av svarv som använde en fotpedal och vevstake för att rotera vevaxeln, som kunde lagra rotationsenergin på svänghjulet. Det utvecklades från att direkt rotera arbetsstycket till att rotera inloppslådan, som var en chuck som användes för att hålla arbetsstycket.
1797 uppfann den brittiske uppfinnaren Mozley den banbrytande verktygshållarsvarven, som hade precisionsstyrskruvar och utbytbara växlar.
Mozley föddes 1771 och vid 18 års ålder var han en betrodd assistent till uppfinnaren Bramer. Det sägs att Bramer tidigare arbetade inom jordbruket, men vid 16 års ålder var han tvungen att gå över till träbearbetning på grund av en funktionsnedsättning i höger fotled som orsakats av en olycka. Hans första uppfinning var spoltoaletten 1778. Mozley började hjälpa Bramer att designa hydrauliska pressar och andra maskiner tills han lämnade Bramer vid 26 års ålder, då Bramer ohövligt vägrade Moritz begäran att höja hans lön till över 30 shilling per vecka.
Året som Mozley lämnade Bramer byggde han sin första gängade svarv, som var en svarv helt i metall med en verktygshållare och ändstock som kunde röra sig längs två parallella skenor. Styrytan på styrskenan är triangulär, vilket driver skruven för att flytta verktygshållaren i sidled när spindeln roterar. Detta är huvudmekanismen hos moderna svarvar, som kan användas för att vrida precisionsskruvar av metall oavsett stigning.
Tre år senare tillverkade Mozley en mer sofistikerad svarv i sin egen verkstad, där kugghjulen kunde bytas ut mot varandra, vilket ändrade matningshastigheten och stigningen på de bearbetade gängorna. 1817 antog en annan brittisk man, Roberts, en fyrstegs remskiva och bakhjulsmekanism för att ändra spindelhastigheten. Snart introducerades även större svarvar, som gjorde stora bidrag till uppfinningen av ångmaskiner och andra maskiner.
5. För att förbättra nivån på mekanisering och automatisering föddes olika specialiserade svarvar. 1845 uppfann Fitch från USA tornsvarven; 1848 såg USA uppkomsten av roterande svarvar; 1873 tillverkade Spencer i USA en enaxlig automatisk svarv, och strax efter gjorde han en treaxlig automatisk svarv; I början av 1900-talet uppstod svarvar med växellådor som drivs av enskilda motorer. På grund av uppfinningen av höghastighetsverktygsstål och tillämpningen av elmotorer har svarvar kontinuerligt förbättrats och slutligen nått en modern nivå av hög hastighet och precision.
Efter första världskriget utvecklades olika effektiva automatiska svarvar och specialiserade svarvar snabbt på grund av behoven från militär-, bil- och andra mekaniska industrier. För att förbättra produktiviteten för små satsarbetsstycken främjades svarvar med hydrauliska profileringsanordningar i slutet av 1940-talet, och samtidigt utvecklades även flerverktygssvarvar. I mitten-1950 utvecklades programstyrda svarvar med hålkort, stiftplåtar och urtavlor. CNC-teknik började användas i svarvar på 1960-talet och utvecklades snabbt efter 1970-talet.
6. Svarvar klassificeras i olika typer baserat på deras syfte och funktion.
En vanlig svarv har ett brett utbud av bearbetningsobjekt, med ett brett utbud av justeringar för spindelhastighet och matningshastighet, och kan bearbeta de inre och yttre ytorna, ändytor och inre och yttre gängor på arbetsstycken. Denna typ av svarv är huvudsakligen manuellt manövrerad av arbetare, med låg produktionseffektivitet, och är lämplig för tillverkning av ett stycke, små partier och reparationsverkstäder.
Revolversvarven och den roterande svarven har revolver- eller returhjulsverktygshållare som kan hålla flera skärverktyg. De kan användas av arbetare för att slutföra flera processer i en fastspänning av arbetsstycket med olika skärverktyg, vilket gör dem lämpliga för satsvis produktion.
Automatiska svarvar kan automatiskt slutföra multiprocessbehandling av små och medelstora arbetsstycken enligt ett visst program, automatiskt ladda och lossa material och upprepade gånger bearbeta en sats av samma arbetsstycken, lämplig för massproduktion.
Halvautomatiska svarvar med flera blad kan delas in i enkelaxliga, fleraxliga, horisontella och vertikala typer. Layouten för en horisontell svarv med en axel liknar den för en vanlig svarv, men två uppsättningar verktygshållare är installerade framför, bak eller upp och ner på spindeln, för bearbetning av arbetsstycken som skivor, ringar och axlar. Dess produktivitet är 3-5 gånger högre än för en vanlig svarv.
En kopieringssvarv kan imitera formen och storleken på en mall eller ett prov, automatiskt fullborda arbetsstyckets bearbetningscykel och är lämplig för små- och batchproduktion av komplext formade arbetsstycken. Dess produktivitet är 10-15 gånger högre än för en vanlig svarv. Det finns olika typer som flerbladshållare, multiaxlig, chucktyp och vertikal typ.
Spindeln på en vertikal svarv är vinkelrät mot horisontalplanet, arbetsstycket kläms fast på ett horisontellt roterande arbetsbord och verktygshållaren rör sig på en tvärbalk eller pelare. Lämplig för bearbetning av stora, tunga och svårinstallerade arbetsstycken på vanliga svarvar, generellt indelade i två kategorier: enkelkolonn och dubbelkolonn.
Spadetandsvarven utför radiell fram- och återgående rörelse på verktygshållaren under svarvning och används för att forma tandytor på spadfräsar, hällar etc. Vanligtvis utrustad med sliptillbehör, en liten slipskiva som drivs av en separat elmotor slipar tanden. yta.
Specialsvarvar är svarvar som används för att bearbeta specifika ytor på vissa typer av arbetsstycken, såsom vevaxelsvarvar, kamaxelsvarvar, hjulsvarvar, axelsvarvar, rullsvarvar och götsvarvar.
Fogsvarvar används främst för svarvbearbetning, men efter att ha lagt till några speciella komponenter och tillbehör kan de även användas för borrning, fräsning, borrning, insättning, slipning och annan bearbetning. De har karaktären av "en maskin med flera funktioner" och är lämpliga för reparationsarbeten på tekniska fordon, fartyg eller mobila reparationsstationer.
2, Borrmaskin
Även om hantverksindustrin i fabriken är relativt efterbliven har den utbildat och skapat många yrkesarbetare. Även om de inte är experter på att tillverka maskiner kan de tillverka olika handgjorda verktyg, såsom knivar, sågar, nålar, borrar, kottar, slipmaskiner, samt axlar, hylsor, kugghjul, sängramar och så vidare. I själva verket är maskiner sammansatta av dessa komponenter.
Den tidigaste konstruktören av borrmaskiner, Da Vinci-borrmaskiner, var känd som "maskineriets moder". När det kommer till tråkiga maskiner, låt oss först prata om Leonardo da Vinci. Denna legendariska figur kan ha varit designern av den tidigaste tråkiga maskinen som användes för metallbearbetning. Borrmaskinen han designade drivs av hydrauliska eller fotpedaler, och borrverktygen roterar tätt mot arbetsstycket, medan arbetsstycket är fixerat på en mobil plattform som drivs av en kran. 1540 målade en annan målare en tavla av "Pyroteknik", som också hade samma tråkiga maskindiagram. På den tiden användes borrmaskinen specifikt för precisionsbearbetning av ihåliga gjutgods.
Den första borrmaskinen föddes för bearbetning av kanonpipor (Wilkinson, 1775). På 1600-talet gick utvecklingen av artilleritillverkningen mycket snabbt på grund av militära behov, och hur man tillverkade artilleripipan blev ett stort problem som människor brådskande behövde lösa.
Världens första riktiga borrmaskin uppfanns av Wilkinson 1775. Faktiskt, för att vara exakt, är Wilkinsons borrmaskin en borrmaskin som kan precisionsbearbeta kanoner. Det är en ihålig cylindrisk borrstång med båda ändar installerade på lager.
1728 föddes Wilkinson i USA. Vid 20 års ålder flyttade han till Staffordshire och byggde den första järnsmältugnen i Bileston. Därför är Wilkinson känd som "smedsmästaren i Staffordshire". 1775, vid 47 års ålder, gjorde Wilkinson kontinuerliga ansträngningar i sin fars fabrik och tillverkade slutligen denna nya maskin som kunde borra en kanonpipa med sällsynt precision. Intressant nog, efter Wilkinsons död 1808, begravdes han i en gjutjärnskista som han hade designat.
3. Borrmaskiner har gjort betydande bidrag till Watts ångmaskin. Om det inte fanns några ångmaskiner skulle den första vågen av industriell revolution inte ha inträffat vid den tiden. Utvecklingen och tillämpningen av själva ångmaskinen kräver, förutom nödvändiga sociala möjligheter, också en del tekniska förutsättningar som inte kan ignoreras, eftersom tillverkningen av komponenterna i ångmaskinen är långt ifrån lika lätt som snickare som hugger ved. Metall måste göras till speciella former, och precisionskraven för bearbetning är höga. Utan motsvarande teknisk utrustning kan det inte uppnås. Till exempel, vid tillverkning av ångmotorcylindrar och kolvar, kan precisionen för den yttre diametern som krävs under kolvtillverkningsprocessen mätas från utsidan under skärning, men för att uppfylla precisionskraven för cylinderns innerdiameter är det inte lätt att uppnå med allmänna bearbetningsmetoder.
Smith var den mest framstående mekaniska teknikern på 1700-talet. Smith konstruerade totalt 43 vatten- och vindturbinutrustningar. När han tillverkade en ångmaskin var Smiths mest utmanande uppgift att bearbeta cylindrarna. Det är ganska svårt att bearbeta den inre cirkeln av en stor cylinder till en cirkel. Av denna anledning gjorde Smith en speciell verktygsmaskin för att skära den inre cirkeln av en cylinder på Karen Iron Works. Denna typ av borrmaskin, som drivs av ett vattenhjul, är utrustad med ett skärverktyg i den främre änden av dess långa axel, som kan rotera inuti cylindern för att bearbeta dess inre cirkel. På grund av installationen av skärverktyget i den främre änden av den långa axeln kan problem som axelavböjning uppstå, vilket gör det mycket svårt att bearbeta en riktigt cirkulär cylinder. Av denna anledning var Smith tvungen att ändra cylinderns position flera gånger för bearbetning.
Den tråkiga maskinen som uppfanns av Wilkinson 1774 spelade en betydande roll för att lösa detta problem. Denna typ av borrmaskin använder ett vattenhjul för att rotera materialcylindern och rikta in den med det mittfixerade verktyget för framdrivning. På grund av den relativa rörelsen mellan verktyget och materialet borras materialet i cylindriska hål med hög noggrannhet. På den tiden gjordes en cylinder med en diameter på 72 tum med hjälp av en borrmaskin, med ett fel som inte översteg tjockleken på ett sexpencemynt. Med modern teknik är detta en betydande felmarginal, men under dåvarande förhållanden var det redan ganska utmanande att nå denna nivå.
Wilkinsons uppfinning gällde dock inte patentskydd, och folk imiterade och installerade den en efter en. År 1802 talade Watt också om Wilkinsons uppfinning i sin bok och replikerade den i sin järnfabrik i Soho. I framtiden använde Watt även Wilkinsons magiska maskin för att tillverka ångmaskiners cylindrar och kolvar. Ursprungligen, för kolven, var det möjligt att mäta storleken samtidigt som man skär på utsidan, men för cylindern var det inte så enkelt och fick göras med en borrmaskin. På den tiden använde Watt ett vattenhjul för att rotera en metallcylinder och trycka ett centralt fixerat verktyg framåt för att skära insidan av cylindern. Som ett resultat hade en cylinder med en diameter på 75 tum ett fel som var mindre än ett mynts tjocklek, vilket var mycket avancerat på fältet.
4. Födelsen av arbetsbordslyftborrmaskiner (Hutton, 1885) Under de följande decennierna gjordes många förbättringar av Wilkinsons borrmaskiner. 1885 tillverkade Hutton i England en arbetsbordslyftborrmaskin, som hade blivit prototypen på moderna borrmaskiner.
3, Fräsmaskin
På 1800-talet uppfann britterna borrnings- och hyvlingsmaskiner för den industriella revolutionens behov såsom ångmaskinen, medan amerikanerna fokuserade på uppfinningen av fräsmaskiner för att tillverka ett stort antal vapen. En fräsmaskin är en maskin med fräsar av olika former, som kan skära arbetsstycken av speciella former, såsom spiralspår, kugghjulsformer etc.
Redan 1664 förlitade sig den brittiske vetenskapsmannen Hooke på roterande cirkulära skärverktyg för att skapa en maskin för skärning, som kunde betraktas som en primitiv fräsmaskin, men på den tiden svarade inte samhället entusiastiskt på det. På 1840-talet konstruerade Pratt den så kallade Lincoln-fräsmaskinen. Naturligtvis är den som verkligen etablerade fräsmaskinernas position inom maskintillverkning amerikanskan Whitney.
1. Den första vanliga fräsmaskinen (Whitney, 1818) År 1818 tillverkade Whitney världens första vanliga fräsmaskin, men patentet för fräsmaskinen erhölls av den brittiske uppfinnaren Bodmer (uppfinnaren av portalhyveln med verktygsmatningsanordning) år 1839. På grund av de höga kostnaderna för fräsmaskiner var det inte många förfrågningar på den tiden.
Den första universella fräsen (Brown, 1862) blev aktiv igen i USA efter en period av tystnad. Däremot kan Whitney och Pratt bara sägas ha lagt grunden för uppfinningen och tillämpningen av fräsmaskiner, och den verkliga bedriften att uppfinna fräsmaskiner som kan appliceras på olika fabriksoperationer borde tillhöra den amerikanske ingenjören Joseph Brown.
1862 tillverkade Brown från USA världens tidigaste universalfräs, vilket var en banbrytande prestation med universalindexeringsskivor och omfattande fräsar. Arbetsbänken på en universalfräsmaskin kan rotera en viss vinkel i horisontell riktning och är utrustad med tillbehör som ett pinnfräshuvud. Den universella fräsmaskinen han designade var mycket framgångsrik när den ställdes ut på Parisutställningen 1867. Samtidigt designade Brown också en formad fräs som inte skulle deformeras ens efter slipning, och tillverkade sedan en slipmaskin för fräsar, vilket förde fräsen till sin nuvarande nivå.
4, Hyvelmaskin
I processen för uppfinning är många saker ofta komplementära och relaterade till varandra: för att tillverka en ångmaskin behövs en borrmaskin som hjälp; Efter uppfinningen av ångmaskinen blev det en efterlysning av portalhyveln vad gäller processkrav. Man kan säga att uppfinningen av ångmaskinen ledde till utvecklingen av den "arbetande modermaskinen" från tråkmaskiner och svarvar till design av portalhyvlar. Faktum är att en hyvel är en typ av metallhyvel.
1. Gantryhyveln för bearbetning av stora plana ytor (1839) utvecklades av många tekniker från början av 1800-talet på grund av behovet av platt bearbetning av ångmotorventilsäten. Bland dem var Richard Robert, Richard Pratt, James Fox och Joseph Clement, som självständigt tillverkade portalhyvlar inom 25 år från 1814. Denna typ av portalhyvel används för att fixera det bearbetade föremålet på en fram- och återgående plattform, och hyveln skär en sidan av det bearbetade objektet. Denna typ av hyvel har dock ännu ingen bladmatningsanordning och håller på att gå över från ett "verktyg" till en "maskin". År 1839 designade en brittisk man vid namn Bodmore äntligen en portalhyvel med en knivmatningsanordning.
2. Kohuvudhyveln för bearbetning av små plana ytor. En annan brittisk man, Nesmith, uppfann och tillverkade kohuvudhyveln för bearbetning av små plana ytor inom 40 år från 1831. Den kan fixera det bearbetade föremålet på sängen medan skärverktyget rör sig fram och tillbaka.
Därefter, på grund av förbättringen av verktyg och uppkomsten av elmotorer, utvecklades portalhyvlar mot höghastighetsskärning och hög precision å ena sidan och mot storskalig produktion å andra sidan.
5, Slipmaskin
Slipning är en gammal teknik som är känd för människor sedan urminnes tider. Under den paleolitiska eran användes denna teknik för att slipa stenverktyg. I framtiden, med användning av metallverktyg, har utvecklingen av slipteknik främjats. Att designa kända slipmaskiner är dock fortfarande en modern sak, även i början av 1800-talet använde människor fortfarande roterande naturliga slipstenar för att få dem att komma i kontakt med det bearbetade föremålet för slipning.
1. Första slipmaskinen (1864) År 1864 tillverkade USA världens första slipmaskin, som var en anordning som installerade slipskivor på en svarvs glidvagn och utrustade den med automatisk växellåda. Efter 12 år uppfann Brown från USA en universalkvarn som låg nära moderna slipmaskiner.
2. Den första borrmaskinen (Whitworth, 1862). Omkring 1850 var tyska Mattignoni först med att tillverka Fried Dough Twists-borrar för metallborrning; Vid den internationella utställningen som hölls i London, England 1862, ställde britten Whitworth ut en borrmaskin med en gjutjärnsskåpsram driven av kraft, som blev prototypen på moderna borrmaskiner.
I framtiden kommer olika borrmaskiner att dyka upp en efter en, inklusive vipparmsborrmaskiner, borrmaskiner utrustade med automatiska matningsmekanismer och fleraxliga borrmaskiner som kan borra flera hål samtidigt. På grund av förbättringar av verktygsmaterial och borrkronor, samt användningen av elmotorer, har äntligen storskaliga högpresterande borrmaskiner tillverkats.