Как выточить шар в шаре на токарном станке по металлу

Обновлено: 28.09.2024

В журнале «Наука и жизнь» № 9, 1981 г. была опубликована заметка «Додекаэдр в шаре». В ней рассказывалось о сложной, виртуозной работе, выполненной на токарном станке: из одной заготовки выточен шар с заключенным в него двенадцатигранником. На эту заметку откликнулся преподаватель Воронежского политехнического института Ф. П. Маликов. Он прислал в редакцию свои «токарные загадки» и рассказал, как ему удалось их изготовить.

Далеко по свету разнеслась слава об индийских и китайских изделиях из слоновой кости. Особенно поражают виртуозностью обработки китайские резные шары, которые европейцы привозили в прошлом веке из Кантонского порта. Внутри шара с ажурно-рельефной поверхностью находились шары меньших размеров, тоже ажурные. Все они были изготовлены из одного куска кости. Такие изделия, получившие название «шар в шаре», делали в основном для вывоза за границу. Европейцы называли их «дьявольскими шарами».

Изготовление «шара в шаре» распадалось на восемь операций, выполняли их соответственно восемь мастеров. Работа над одним комплектом занимала около двух лет.

Тринадцать разных «шаров в шаре». В середине — шар-заготовка.

В начале шестидесятых годов токарь горьковского завода «Красное Сормово» И. Н. Годяев привез из Японии шар с заключенными внутри многогранниками. Ему подарили его японские рабочие в знак дружбы. Шар выточен из слоновой кости и разрисован цветными драконами. Целый год японские граверы выскребывали эти многогранники штихелями.

Шар-заготовка вначале точится грубо по шаблону, а затем обтачивается резцом в поворотной оправке, закрепляемой в резцедержателе станка. На рисунке штриховкой показана втулка, которая зажимается в резцедержателе.

Прежде чем обрабатывать «шар в шаре», необходимо рассчитать и вычертить на бумаге задуманные фигуры. Обработка выполняется двумя резцами и зенкерами. Инструмент подается в нужных направлениях — по оси и под углом (по лимбам суппорта и задней бабки). Одним резцом, напоминающим отрезной резец с одной передней режущей кромкой, обтачивают звездочки. Он подается под углом. Второй — расточной с двумя режущими кромками, расположенными спереди и под углом. Для обточки шаровой поверхности используется фасонный резец.

На рисунке — схема изготовления шара со звездочкой и четырьмя додекаэдрами внутри. Черным цветом обозначен выбираемый металл.

Московские токари С. П. Иванов, А. Д. Тюленев, В. Т. Копылов и другие разгадали секрет изготовления «шара в шаре» (мы будем так называть и многогранник в шаре) и стали точить их не из слоновой кости, а из более крепкого материала — латуни, затрачивая на работу не годы и месяцы, а всего лишь 3—5 часов (конечно, без украшения резьбой).

Каждый, кому попадает в руки «шар в шаре», не может остаться равнодушным к искусству мастеров-умельцев. А если вы вдобавок владеете токарным мастерством, вас так и тянет попробовать самому выточить хитроумные шары. Автору этих строк тоже довелось пройти такой путь. Хочу рассказать, что из этого получилось.

Один из моих знакомых, В. П. Дунаев, начальник технологической лаборатории Воронежского завода имени М. И. Калинина, показал однажды латунный шар, выточенный московскими токарями, и рассказал, как его изготовить. Работа токарей-виртуозов задела мое самолюбие, и в свободное время я встал за старенький токарный станок, чтобы попробовать свои силы. Изготовил больше десятка шаров и испытал при этом преогромное удовольствие. Ни один из шаров своими внутренними фигурами не был похож на другие. Одинаковыми были только начальные заготовки — шары диаметром 46 мм. Материал использовался разный: латунь марки ЛС 59-1, высокопрочный алюминиевый сплав марки В95, прозрачное оргстекло.

Над тем, как выполнить ту или иную операцию, приходилось не раз поломать голову. Взять хотя бы шар-заготовку. Она должна быть совершенно круглой с отклонениями диаметра не более 0,1 мм. Выточить такой шар совсем не просто. Потом на его поверхности надо разметить двенадцать отверстий. Значит, нужно придумать делительное устройство. Далее шар требуется закрепить в патроне — тоже проблема. Потом изготовить целый набор специальных резцов, с помощью которых вытачиваются внутренние фигуры. И решить еще десятки и десятки задач, возникающих на каждом шагу.

А сама работа на станке? От токаря требуются огромное терпение, точно рассчитанные движения. Резец подается вручную настолько малыми перемещениями, что стружка получается тончайшей, рассыпающейся в пальцах в порошок.

Чтобы не поломать резец, а он очень тонкий — сечение у вершины не превышает 1 мм 2 , — приходится применить немало ухищрений: подобрать скорость резания, уменьшить подачу, остро заточить лезвие, установить резец выше центра вращения детали, подавать смазочно-охлаждающую жидкость, все время удалять стружку и т. д.

Даже опытные токари обычно задают вопрос: «А когда фигурки отрезают одну от другой, они начнут болтаться в шаре и могут поломать резец и покорежить все внутри. Как тут быть?» Действительно, задача непростая. Для ее решения можно предложить два варианта: или закреплять отделяемые фигурки, или недорезать уголки-перемычки, оставив эту операцию на конец обработки. Наверное, возможны и другие приемы.

Не меньшее любопытство, чем шар, вызывает другая загадка токарного мастерства — «кольцо в кольце». Это название выбрано по аналогии с «шаром в шаре», однако кольцо известно гораздо меньше. На фотографиях показаны отрезки цепи из трех, пяти колец и замкнутая цепь из десяти колец. Все они выточены на токарном станке из сплошного материала (фторопласт, латунь, алюминиевый сплав). Никаких разрезов, перемычек, сварки или пайки нет.

Как выточить шар на токарном станке

Степень точности и качество обработанной поверхности зависят от умения мастера работать на токарном станке, который не имеет системы Числового Программного Управления. Однако некоторые типы деталей создать путем точения при помощи резца без вспомогательного оборудования практически невозможно. Если при этом есть необходимость наладить серийное производство с высокой точностью обработки, без вспомогательного оборудования не обойтись. Как сделать шар на токарном станке, и какое приспособление при этом используются?

Шары, выточенные на токарном станке

Метод точения на токарном станке стандартным суппортом

Для крупносерийного производства создается специальное приспособление или используется система ЧПУ. Если есть необходимость путем точения создать всего несколько шаров, тогда можно провести работу на токарном станке, у которого есть задняя бабка.

Процесс изготовления, который является ответом на вопрос, как выточить шар на токарном станке, можно разделить на следующие этапы:

Выбор заготовки. Она должна быть цилиндрической формы, дина и ширина которой превышает нужного диаметрам шара. Изготовление происходит путем базирования цилиндрического тела по торцам.
Создаем проточку на заданном расстоянии от торца. Диаметр проточки – диаметр шара.
Затем при помощи специального подготовленного прутка и задней бабки проводим фиксацию (ранее сделанная проточка необходима для крепления при помощи этого прутка).
Для изготовления шара нужно расположить резец под углом к поверхности и провести точение лишнего металла. Удаление проводится до проделанной проточки. Точение происходит отрезным резцом.
Точение происходит поперечной подачей, в результате которой образуется поверхность в виде лесенки. Затем совмещая поперечную и продольную подачу, она также убирается.
После этого напильником во время вращения шпинделя делается поверхность, напоминающая шар. Также используется шлифовальная шкурка для получения гладкой поверхности.
Необработанные концы, которые использовались для крепления, стачиваются на наждаке.

При подобном методе дополнительное приспособление не используется. Созданная проточка является своего родом индикатором, который используется при поперечной подаче. Работа требует хороших навыков обращения с продольной и поперечной подачей. Как выточить шар на токарном станке без столь большого количества операций – следует использовать приспособление, предназначенное для точения по заданному диаметру.

Использование специальной конструкции

Значительно упростить процесс можно путем использование специальной конструкции. Приспособление, при помощи которого можно провести рассматриваемую работу, позволяет поворачивать резец по заданной окружности. При этом можно отметить следующие нюансы:

Конструкция должна быть жестко закреплено, для чего придется проделывать отверстия в станине для его крепления.
Предварительно металла также обрабатывается стандартным способом при помощи продольно-поперечной подачи.
Конструктивные особенности конструкции обуславливают ограничение минимального и максимального диаметра получаемого шара.
Использовать наждак для удаления металла в месте крепления также придется и в этом случае.
Обработка всей поверхности, кроме места крепления, проводится за один раз. Предварительная обработка для снятия металла необходима по причине того, что в этом случае поперечная подача не регулируется (диаметр детали регулируется расстоянием, на котором находится режущая кромка от места крепления).
Достигается правильная форма, при этом особых навыков обработки не нужно иметь.
Можно получить партию деталей шарообразной формы, которые будут иметь одинаковые размеры.

В заключение отметим, что подобное приспособление зачастую создается своими руками. Токарные станки старых моделей не приспособлены для автоматизации процесса производства получения шарообразных тел.

Еще одно изделие в виде шара, изготовленное на токарном станке Поделка, выполненная на токарном станке Нарезано на токарном станке из заготовки типа «Шар»

Китайский шар-головоломка или Шар в шаре в шаре

Всем добрый день! В преддверии выходных, хочу подкинуть тему для размышления. Шар головоломка — как это сделать? Китайские шары — головоломки – декоративные предметы, которые состоят из нескольких концентрических сфер, каждая из которых вращается свободно, но при этом вырезана из той же самой части материала что и предыдущие.

Хотя изначально они делались только из слоновой кости, в наши времена можно найти шары-головоломки из синтетической слоновой кости, смолы, дерева, нефрита и других материалов. Эти детальные произведения искусства обычно состоят из 3-7 слоев, а самый большой шар-головоломка сделан из 42 концентрических шаров, располагающихся один в другом.

В кризисном XVII веке появилась резьба по кости «шар в шаре» (вложенные друг в друга костяные ажурные шары, состоящие из миниатюрных фигурок) – вещь, поражающая филигранностью работы, но, по сути дела, всего лишь изящная и трудоемкая безделушка. На такую работу у мастеров уходили многие годы.

Видимо, у китайцев было такое хобби — делать подобные игрушки: костяной шар с прорезями, в нем другой такой же, в нем третий, и каждый может вращаться в любом направлении.

Изготовление «шара в шаре» распадалось на восемь операций, выполняли их соответственно восемь мастеров.

Так как же все-таки шары-головоломки сделаны?

Для этого необходимо вагон терпения и очень спокойные руки.

Чтобы не поломать резец, а он очень тонкий — сечение у вершины не превышает 1 мм₂, — приходится применить немало ухищрений: подобрать скорость резания, уменьшить подачу, остро заточить лезвие, установить резец выше центра вращения детали, подавать смазочно-охлаждающую жидкость, все время удалять стружку и т. д.

А теперь смотрим подобную работу, выполненную на торном станке:

О компании

Адрес: Санкт-Петербург, Петровский пр., д.20 литер Я (около д. 20 литер В)

Режим работы:
Понедельник - пятница
10:00 - 18:00

Полезные статьи
Работаем по всей России
Высокоточное производство
Пользовательское соглашение

Читайте также: