Реферат: Історична роль вітчизняних і іноземних вчених в створенні і розвитку телебачення, радіотехніки і верстатобудування
У 1751 р. Ж. Вокансон у Франції побудував дуже цікавий верстат, який за своїми технічними даними вже був схожий на універсальний. Він був виконаний з металу, мав могутню систему, два металевих центри, два спрямовуюча V-образної форми, механізоване переміщення мідного супорта в подовжньому і поперечному напрямах. В той же час в цьому верстаті була відсутня система затиску заготівки в патроні, не дивлячись на те, що цей пристрій вже існував в більш ранніх конструкціях верстатів французьких годинникових майстрів. Заготівка на верстаті Вокансона кріпилася в центрах, доступ до яких був утруднений стійками, що знаходилися з обох боків.
У 1778 р. англієць Д. Ромсден запропонував два типи верстатів для нарізування різьб. В першому верстаті уздовж деталі, що обертається, по паралельним спрямовуючих пересувався алмазний ріжучий інструмент, переміщення якого задавалося обертанням еталонного гвинта. Верстат дозволяв при одному еталоні одержувати гамму різьб за рахунок змін шестерень. Другий верстат давав можливість виготовляти різьблення з різним кроком на деталі більшої довжини, ніж довжина самого еталона. Різець просувався уздовж заготівки за допомогою струни, що накручувалася на центральну шпонку. Ці верстати вже включали елементи універсального токарного верстата, але все таки вони не могли використовуватися як універсальні.
На процес створення таких верстатів впливали досвід виготовлення і експлуатації інших видів металообробного устаткування. До них відносяться свердлувальні і стругальні верстати. До середини XVIII ст. використовувалися досить прості типи верстатів, які застосовувалися головним чином в збройових майстернях.
Повністю розв'язати проблему розточки циліндра практично будь-яких розмірів вдалося тільки англійському механіку Д. Вілкинсону в 1775 р., коли він побудував на Бершемському заводі верстат, в якому борштанга закріплювалася з двох сторін в жорстко закріплених підшипниках ковзання і пересувалася уздовж циліндра за допомогою гвинтової передачі. Верстат повністю задовольняв Уатта, оскільки на ньому розточувалися деталі діаметром більше 1 м, причому зазор між циліндром і поршнем не перевищував товщини монети (приблизно 1,5 мм). Це вважалося тоді непоганим результатом.
Надалі основні типи металоріжучих верстатів були сконструйовані в Німеччині, Франції і ін. країнах. Так наприклад в 1820-1830 р. американець Э. Уіткі розробив для збройових заводів Кольта декілька конструкцій фрезерних верстатів, в 1829 патент на фрезерний верстат був виданий на Дж. Несміта, власника великих англійських машинобудівних заводів, в 1861 р. – патент на вдосконалений фрезерний верстат на ім'я американської фірми «Браун і Шарп». До другої половини XIX ст. були в основному розроблені моделі фрезерних, револьверних, стругальних, довбальних і ін. верстатів головним чином для задоволення потреб залізно-дорожнього будівництва і океанського пароплавства, що почалося у той час.
У Росії першим підприємством по виробництву металообробних верстатів був завод Берде в Петербурзі (1790). В 1815 р. металоріжучі верстати став випускати Тульський збройовий завод. В 1824 р. в Петербурзі був побудований завод Іліса для виготовлення парових машин і верстатів.
У 1778 р. Уатт починає працювати над винаходом машин з безперервним обертанням. В результаті була створена машина подвійної дії, яка і з'явилася універсальним паровим двигуном. Був найбільш поширений токарний, так званий лучковий верстат, але пізніше з винаходом токарного верстата з супортом набагато підвищила його продуктивність.
Перший верстат з супортом (украй не вчиненим) був виготовлений в майстерні Брама в 1794-1795 рр. В 1797 Модслі побудував перший працездатний верстат на чавунній машині з самохідним супортом. Верстат служив для нарізки гвинтів, а також використовувався для обробки деталей замків. Надалі Модслі продовжував удосконалити свій токарний верстат. В 1797 р. він побудував токарно-гвинторізний верстат із змінним ходовим гвинтом. Самохідний верстат Модслі, що пропонувався для гвинторізних робіт, незабаром виявився незамінною машиною в будь-якій токарній роботі. З виготовленням супорта починають удосконалюватися і перетворюватися на машини всі металообробні верстати.
На заводі Модслі була застосована вже машинна система виробництва у формі з'єднання трансмісіями великої кількості робочих машин, що приводяться в рух універсальними тепловими двигунами. Генрі Модслі випускав зразкові токарні, а потім і механічні верстати.
У верстатобудуванні ХІХ ст. панували п'ять основних типів верстатів: токарні, застосовувалися для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь тіл обертання; строгальні (і довбальні), що застосовувалися для обробки площин виробів, а також для расмочки, нарізки різьблення; фрезерні, які уживалися для обробки особливо точних деталей, а так само, для обточування фасону і нарізування різьблення; і шліфувальні верстати, для оброблювання деталей найрізноманітнішої форми абразивними матеріалами і інструментами.
Пізніше всі ці верстати одержали подальший розвиток, механічний супорт теж одержав подальший розвиток. Рух супорта був автоматизований. Виникли верстати-автомати і напівавтомати.
У верстатобудуванні з'являються нові винаходи в області створення електроприводів з автоматичним управлінням подачі робочого інструменту. Були створені, наприклад, нові системи копіювальних верстатів (зокрема, американські копіювальні верстати типа Келлер, а потім системи Т.Н. Соколова в СРСР.)
У 1680 р. Подіні Тапен створив паровий двигун, який приводив в рух верстати, паровози, пароплави і навіть перші автомобілі.
2.2 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.