Кто изобрел станок из металла

Обновлено: 07.07.2024

Токарный станок представляет собой устройство, которое предназначено для воздействия на заготовки из дерева, металла или другого материала путем резания. Такие конструкции применяются для точения поверхностей разной формы, обработки торцов, сверления. Несмотря на широкое распространение таких конструкций, далеко не каждому известно, кто конкретно изобрел токарный станок. Упоминания об этом устройстве появились еще во времена Древнего Египта.

Упоминания в истории

Кто конкретно создал токарный станок, доподлинно неизвестно. При этом история его появления начинается еще в 650 году до нашей эры. Документальным подтверждением этого считается гравюра, которая была найдена археологами. На ней представлены люди, которые следят за работой мастера.

Заготовка крепилась между 2 элементами и запускалась при помощи рычага. При этом усилие, которое прилагалось для резания, было достаточно слабым, а точность – недостаточно высокой. Такой станок использовался для обработки костей, древесины, металлов.

Изготовить при помощи такой конструкции даже самое простое устройство было сложно. К тому же половина времени тратилась на вращение конструкции в обратном направлении. Но в сравнении с ручными методами устройство отличалось повышенной продуктивностью и позволяло создавать круглые поверхности.

Изображения станков присутствовали на древнеегипетских фресках. На них изображался лучковый привод. При этом тетиву оборачивали вокруг детали, зажатой в центральной части, и натягивали на лук. Раб перемещал устройство в разные стороны путем вращения деревянной заготовки. При этом мастер сидел на полу и придавал инструменту нужное направление. Спустя некоторое время станки стала дополнять линейка с делениями, на которую опирался резец. Благодаря этому удавалось изготавливать сравнительно одинаковые детали.

Впоследствии были созданы станки, которые оснащались ножным приводом. Они функционировали, подобно лучковым, но обходились без применения рабской силы. В основе работы таких конструкций лежала упругость древесных веток.

При этом веревка одним концом обматывалась вокруг элемента и свисала петлей вниз, а вторым – крепилась к ветке. Мастер помещал ногу в петлю и опускал ее вниз. Элемент выполнял несколько оборотов в одном направлении. После чего веревку отпускали, ветка распрямлялась и крутила конструкцию в другую сторону.

На изображении 1400 года деревянный станок стоял внутри помещения и оснащался подвижными бабками, которые позволяли работать с заготовками разных размеров. В 1518 году был сделан станок Максимилиана. Он оснащался центрами из металла и подвижным люнетом. Эти элементы передвигались по направляющим. Все элементы корпуса покрывали рисунки, которые напоминали башни и замки. Ручки изготавливались в виде воинов.

Первые конструкции с постоянным вращением в одном направлении описываются в 1615 году. Сведения о них присутствуют в Книге Соломона. В этом случае человек крутил ручку большого колеса, которая соединялась при помощи ременной передачи. Такие приспособления позволяли проводить обработку не только поверхности, но и торцов деталей. К тому же они давали возможность делать расточку.

Кому принадлежит разработка

Многие люди интересуются, когда появились такие станки. До настоящего времени дошли чертежи подобных устройств, придуманные Леонардо да Винчи. Однако ни одно приспособление по ним не было создано на практике.

В 1570 году Карл IV дал Жаку Бессону поручение изготовить токарный станок, который позволял нарезать резьбу. Он поставил третью бабку, которая удерживала резец и отводила его посредством обратного вращения.

Весомый вклад в изготовление токарного станка внесли такие исследователи:

Механики из Тулы Павел Захава и Алексей Супонини – сделали конструкцию суппорта более совершенной.
Механик Андрей Нартов – предложил механизацию нарезки резьбы.
Английский ученый Рамедон – придумал 2 разновидности станков, нарезавшие резьбу.
Французский исследователь Вокансон – придумал прототип универсального станка, который обладал мощной станиной и металлическими узлами.
Французский ученый Сено – придумал устройства для нарезки винтов.
Модсли – изготовил универсальный станок, который впоследствии превратился в базовую модель.
Клемент – поставил впереди станины ходовой винт и провел его через фартук.
Слоан и Випиль – придумал автоматы для деревообработки.
Виворт – придумал автоматическую поперечную подачу.

Американский исследователь Фитч – считается автором револьверного станка.
Спенсер – считается автором универсального автомата.

Генри Модсли внес изменения в конструкцию суппорта, сумел сделать нарезку резьбы автоматической и унифицировал определенные детали. Ученый придумал ключевые типоразмеры и стандарты резьбы. Вслед за Модсли стандартизированные детали начали изготавливать и американские исследователи. Это дало возможность наладить запуск конвейеров и существенно увеличить продуктивность труда, уменьшив потребности в рабочей силе.

Принцип работы первых моделей

Изначально изделия, которые точно можно причислить к категории токарных станков, представляли собой конструкции, оснащенные приводом канатно-ручного типа. В эту же группу входит станок, который описывался Шерюбеном. Это произошло в 1671 году.

Устройство, изготовленное в семнадцатом веке, оснащалось ножным приводом и коленвалом. За счет этого вращение осуществлялось в одном направлении. Благодаря ступенчато-шкивному приводу удавалось менять частоту вращения. Создание водяного колена позволило перевести станки на механический привод.

Как ими управлять

В 1712 году было внедрено изобретение Нартова. Оно представляло собой самоходный суппорт, где удалось решить проблему фиксации и передвижения приспособления. За счет этого удавалось включить вращение детали и контролировать переброс ремня на шкив необходимого диаметра. Продольное движение суппорта производилось от винта, связанного с приводом. На шаг подачи влиял копировальный палец. С его помощью удавалось наладить шаг и подачу суппорта.

Впоследствии Вокансон предложил новую конструкцию. В ней суппорт механическим путем получал поперечную передачу. При этом управление осуществлялось вручную. В 1800 году такие устройства стали оснащать всеми узлами современных конструкций и блоками управления. Передача крутящего момента производилась от привода посредством ременной передачи.

С помощью зубчатых зацеплений удавалось добиться четкой взаимосвязи поперечных и продольных передач и темпов вращения. Суппорт оснастили рукоятками, которые позволяли переключаться между различными режимами резания.

Добавление металлических деталей

Первые элементы токарного станка из металла использовались на оборудовании Максимилиана, созданном в 1518 году. Они представляли собой крутящиеся центры, которые использовались для крепления заготовки.

В 1712 году Нартов изобрел станок, который предназначался для изготовления резьбы. В нем передача крутящегося момента осуществлялась посредством винтового вала. Также для этого применялись зубчатые шестеренки. Все элементы были изготовлены из металла.

Станок, который был сделан весь из металла, сконструировал Вокансон. Это случилось в 1751 году. Ученый воспринимал свою разработку как инструмент. Он исключил весь декор и сохранил только элементы, которые обладали нужной функциональностью. Станок отличался максимально простым внешним видом. Он оснащался массивной чугунной станиной и был способен переносить серьезные нагрузки при воздействии на металл.

В тот же период станины оснастили направляющими, которые предназначались для задней бабки и суппорта. Конструкции начали делать из чугуна и стали. При этом в них присутствовали все элементы сегодняшних токарных устройств.

Прообразы датчиков положения

В качестве первых датчиков положения применялись копировальные пальцы, которые перемещались по винту. При этом они давали возможность двигаться продольным и поперечным способом. Передвижение задней бабки позволяло ставить элементы разного размера и проводить обработку широких заготовок с торца. При движении задней бабки и суппорта по направляющим были созданы линейки со шкалой, которая помогала определить расположение резца.

Приводные станки

За время своего существования конструкция привода развивалась поэтапно. Так, существовали следующие варианты конструкций:

ручной и ножной, который имел возвратное вращение;
паровой привод;
запуск посредством водяного колеса;
ручное кручение в определенном направлении;
электрический двигатель.

В 1837-1842 годах ученый Дэвидсон изготавливал электроприводы, включая изделия для токарных станков. В 1891 году был придуман асинхронный трехфазный двигатель. Его автором считается Доливо-Добровольский. Но такое приспособление стали использовать для токарных станков намного позже – начиная 1917 года.

Сколько весили такие устройства

Первые станки использовались для обработки деталей диаметром до 200 миллиметров и длиной до 1200. Масса деревянных приспособлений была от 50 до 100 килограммов. Самые простые настольные конструкции имеют вес 70-120 килограммов. Они позволяют проводить обработку металлических заготовок массой 12-35 килограммов. Масса более серьезного оборудования, которое применяется в промышленности, достигает 1,2 тонны.

Особенности ранних моделей

Изначально изделия обладали общим приводом. При этом передача вращения осуществлялась посредством ременных передач. Точно установить число оборотов заготовки не представлялось возможным. Продольное и поперечное передвижение суппорта зависело от количества оборотов вала. Этот процесс осуществлялся под влиянием перемещения шестеренок в коробке подач. Впоследствии конструкция совершенствовалась, что привело к появлению токарно-винторезных и других разновидностей устройств.

Токарный станок отличается многовековой историей. Прототипы таких устройств начали появляться еще в глубокой древности, но за время своего существования конструкции претерпели много изменений.

Особенности, виды и назначение токарных станков (токарное оборудование) производства СССР

Токарные станки — распространенная группа оборудования для обработки металла и других материалов. Сегодня станкостроительная отрасль специализируется на выпуске современных моделей с автоматическим или программным управлением.

Но многие предприятия до сих пор оснащены оборудованием, произведенным в СССР.

История токарных станков в Советском Союзе

Развитие станкостроения в СССР началось после Октябрьской революции. После открытия быстрорежущей стали и твердых сплавов стали выпускать мощные агрегаты. Токарный станок 1А62 — один из первых станков, которые стали эксплуатировать в массовом и серийном производстве. Выпущен заводом «Красный пролетарий».

В 1956 г. ему на смену пришла усовершенствованная модификация 1К62 с большей мощностью и диапазоном режимов. Позже инженеры продолжали работать над усовершенствованием конструкции агрегатов. По сей день на предприятиях функционируют 16К20, ДИП 200, ДИП 300 и другие модели.

Область применения

Токарные станки применяются для внутренней и наружной обработки цилиндрических поверхностей. Можно изготавливать валы, втулки, фланцы, шкивы, муфты и другие детали.

Заготовка устанавливается в патрон, который вместе со шпинделем вращается на заданных оборотах. Режущий инструмент совершает поступательное движение. За счет этого заготовка приобретает нужную форму и размеры.

Обработка торца.
Обтачивание наружной поверхности до заданного диаметра.
Сверление и расточка отверстий.
Выточка канавок.
Нарезание внутренней и наружной резьбы.
Развертывание и зенкование.

Типы и виды советских станков

В СССР была разработана классификация оборудования. Они разделяются по типу точности (нормальная, повышенная, высокая, особенно высокая), весу, степени автоматизации.

В зависимости от типа работ агрегаты бывают:

Токарно-винторезные.
Карусельные.
Револьверные.
Многорезцовые.
Автоматы и полуавтоматы.
Токарно-лобовые.
Специального назначения.

Конструкция токарного станка

Основными узлами являются:

Станина — несущая конструкция, на которой расположены все узлы.
Передняя бабка — в ней находится шпиндель, который вращается с деталью, и коробка скоростей.
Задняя бабка — дополнительно фиксирует деталь во время обработки в центрах. Пиноль служит для крепления режущего инструмента (сверла, развертки).
Суппорт — несет резцедержатель, в который крепятся токарные резцы. Перемещается в поперечном и продольном направлении на заданной скорости.
Коробка подач — обеспечивает движение от ходового винта или вала на суппорт.

Старые советские модели станков по дереву и металлу

Советское оборудование все еще эксплуатируется на производстве. Некоторые принципиально предпочитают оборудовать домашние мастерские агрегатами из СССР.

Токарно-винторезный станок ИТ-1М

Токарно-винторезный станок ТВ-6

Появился на рынке в 80-х годах. Применяется в основном для обучения будущих токарей в мастерских и учебных центрах. Позволяет выполнять базовые операции.

Диаметр шпинделя — 12 мм.
Частота вращения шпинделя — 130-170 об./мин.
Расстояние между центрами — 350 мм.
Максимальная длина обработки — 300 мм.

Токарные станки Универсал 2 и Универсал 3

Настольные станки (токарный станок универсал 2 и токарный станок универсал 3)для изготовления мелких деталей . Возможно выполнение большинства токарных работ. Максимальный диаметр и длина заготовки — 12,5 см и 18 см.

Токарный станок ТШ-3

Токарный станок ТШ-3 выполняет функцию точильного и шлифовального агрегата. Пригоден к эксплуатации в домашней мастерской и промышленных целях. Кроме классических токарных работ, агрегат пригоден для финишной шлифовки изделий и заточки режущих, а также слесарных инструментов.

1Е61М, 1Е61ПМ, 1Е61ВМ токарно-винторезные станки

Относятся к специальным станкам, обеспечивающим более высокую точность обработки. Все три модификации относятся к токарно-винторезной группе с высотой над центрами 175 мм.

Диаметр обрабатываемого прутка не превышает 32 мм. Максимальное расстояние перемещения суппорта составляет 200 мм.

Токарно-винторезный станок 1М63Н

Многофункциональный агрегат, предназначенный для выполнения всех типов токарных операций. Данная модель позволяет также работать с коническими поверхностями и нарезать многозаходные резьбы.

Буква Н в маркировке говорит о способности получить размеры нормальной точности. Возможна установка дополнительной оснастки при работе с крупногабаритными заготовками.

Токарно-револьверный станок 1341

Токарно-револьверный станок позволяет выполнять обработку с использованием нескольких инструментов одновременно. Доступные операции:

Обработка наружных и внутренних поверхностей.
Нарезка резьбы.
Сверловка, зенкование, развертывание.
Работа с фасонными поверхностями.

Обработка выполняется в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Возможно изготовление деталей из прутка и штучных заготовок.

Токарно-винторезный станок 1Н65

Усовершенствованная модификация агрегата 1М65. Возможна обработка цилиндрических и конических деталей, а также сложных фасонных поверхностей.

Высота центра над станиной и суппортом — 500 и 325 мм.
Диаметр шпинделя — 128 мм.
Максимальный вес заготовки — 5 т.
Максимальный диаметр заготовки в кулачках — 870 мм.

Токарно-винторезный станок 1М63

Разработан в 50-х годах для обработки заготовок из разного металла. По тем временам это был агрегат с уникальными характеристиками, и его закупали крупные промышленные предприятия. Он обеспечивал высокое качество и точность обработки при точении изделий любой сложности.

Станок токарно-винторезный 1А616

Агрегат выпущен в 50-х годах прошлого века. В ту эпоху технические характеристики были одними из лучших. На многих предприятиях станок успешно используется по сей день.

Оборудование предназначено для широкого спектра работ с небольшими заготовками. Буква А говорит про особо высокую точность обработки. Возможно нарезание модульной, дюймовой, питчевой резьбы без перестройки кинематики.

Токарный школьный станок ТВ-4

Разрабатывался для обучения токарному делу в школьных мастерских и учебных центрах. Универсальный станок, пригодный для выполнения базовых токарных операций. Имеет небольшой вес и габариты, из-за чего пользуется популярностью в домашних мастерских.

Токарный станок по металлу Школьник ТВ-7

Станок с ручным управлением, предназначен для обработки заготовок 100-300 мм. Поддерживает четыре скоростных режима. Позволяет выполнять базовые операции — наружное точение, расточка, нарезка метрической резьбы, обработка торца, сверление отверстий. Назначение — практическое обучение будущих токарей.

Настольный токарный станок по металлу ТВ-16

Станок с малыми габаритами для выполнения операций средней сложности. Доступно сверление отверстий, нарезка резьбы, наружное точение, расточка.

Расстояние между центрами — 250 мм.
Максимальный диаметр заготовки над станиной — 160 мм.
Диаметр отверстия шпинделя — 18 мм.
Мощность — 0,4-0,5 кВт.

Техника безопасности при работе на токарном оборудовании советского производства

Работа на токарном станке приравнивается к труду с повышенной опасностью. Во избежание травматизма токарь должен соблюдать правила безопасности:

Выполнять только порученные мастером задания.
Перед началом работы проверить станок на холостом ходу.
Не приступать к работе при обнаружении неисправностей.
Устанавливать, измерять и снимать деталь после полной остановки агрегата.
Прочно фиксировать заготовку в патроне и резец в резцедержателе.
Если заготовка выступает с обратной стороны шпинделя — оградить рабочую зону от посторонних.

Советские токарные станки — мощные и надежные агрегаты. Многие модели давно сняты с производства. Но на предприятиях и в домашних мастерских до сих пор успешно изготавливают детали на советском оборудовании.

Что изобрел Генри Модсли и в каком году появился токарный станок, история

Генри Модсли – это великий английский изобретатель, который занимался созданием инструментов, станков и штампов. На его счету множество интересных и нужных конструкций. Однако далеко не всем известно, что конкретно изобрел Генри Модсли. Этот знаменитый ученый считается одним из создателей токарно-винторезного станка. Это изобретение буквально перевернуло мир науки и техники.

Биография

Знаменитый инженер родился в Лондоне 22 августа 1771 года. Его отец был в прошлом военным. На момент рождения сына он трудился в Королевском арсенале. Подобно многим детям тех времен, Генри уже в 12 лет начал работать. Его обязанностью было засыпать порох в артиллерийские патроны. Впоследствии он перешел в столярную мастерскую, а к 15 годам начал учиться профессии кузнеца.

В 1789 году Модсли удалось попасть в механическую мастерскую Джозефа Брамы. А уже в 1794 году будущий ученый сконструировал крестовый суппорт к токарному станку. Он давал возможность вытачивать болты и винты автоматическим способом, причем это удавалось делать с любой нарезкой. В 1797 году мастер сумел сделать токарно-винторезный станок. Он имел суппорт и комплект зубчатых колес.

В 1800 году ученому удалось сконструировать первый металлорежущий станок, который можно было применять в промышленности. Он позволял стандартизировать размеры резьбы. Эта разработка дала возможность использовать принцип взаимозаменяемости. Благодаря этому удалось применять болты и гайки на практике.

До этого момента резьбу обычно набивали опытные работники, используя довольно примитивную методику. Они делали на заготовке разметку канавки, а затем прорезали ее при помощи напильника, зубила и прочих приспособлений. В результате гайки и болты обладали нестандартными размерами. Потому гайка соответствовала лишь конкретному болту.

Гайки в те времена использовались крайне редко, а металлические винты применяли преимущественно при работах по дереву. При этом Модсли удалось стандартизировать изготовление резьбы. К тому же ученый выпустил комплекты плашек и метчиков. Благодаря этому болт соответствовал любой гайке нужного размера. Это стало важным шагом в изготовлении оборудования и в научном прогрессе в целом.

Уже в 1810 году Генри Модсли удалось открыть машиностроительный завод. При этом в 1815 году он сделал станочную линию по изготовлению канатных блоков для кораблей.

К тому же ученому удалось первому создать микрометр, который обеспечивал высокую точность измерений. Свое изобретение исследователь назвал «лорд-канцлером». Его использовали для улаживания любых вопросов в отношении точности измерения деталей.

Также исследователь придумал машину для выполнения отверстий в котельном железе. Помимо этого, изобретатель создал проходческий щит, с помощью которого удалось построить тоннель под Темзой.

В пожилом возрасте ученый заинтересовался астрономией. Это побудило его начать сооружение телескопа. Исследователь собирался приобрести дом в одном из лондонских районов и создать там частную обсерваторию. Однако болезнь, а затем и смерть разрушили его планы.

В январе 1831 года ученый возвращался из Франции от своего друга. Во время путешествия по Ла-Маншу он простудился. Через 4 недели болезни ученый умер. Это произошло в феврале 1831 года. Знаменитого изобретателя похоронили в Вулидже – на юге Лондона.

Что изобрел Генри Модсли

Каждое творение ученого стало важным этапом промышленной революции. Его изобретения послужили основой для последующего развития науки.

Токарно-винторезный станок

Долгое время при обработке заготовок из металла токари вынуждены были держать резец в руках. Такая работа была очень неудобной и опасной. К тому же добиться равной точности изделий было очень сложно. Тогда Модсли решил дополнить токарный станок особым суппортом. Он помогал фиксировать режущий инструмент. Это произошло в 1797 году.

Благодаря изобретению Модсли удалось добиться жесткой установки резца в двух плоскостях. Это сделало работу более точной. Станок ученого помог добиться изготовления гаек и болтов с четким шагом резьбы.

Механизированный суппорт токарного станка

Первым улучшением станка Модсли стало использование механизированного суппорта. Посредством зубчатой передачи ученый соединил ходовой винт и шпиндель. Путем его вращения можно было передвигать резец вдоль корпуса станка, устанавливая его с высокой степенью точности. При этом к станку исследователь сделал новый набор ходовых винтов. Их смена давала возможность получать резьбу разных размеров.

Оригинальный набор сменных зубчатых колес

Спустя пару лет ученый снова усовершенствовал свое изобретение. Вместо ходовых винтов исследователь решил использовать набор колес, которые имели различное количество зубцов. С их помощью передавалось вращение. Такие изделия было проще изготавливать и эксплуатировать.

Использование различных сочетаний помогло получать различные профили резьбы с одним ходовым винтом. Также это позволяло делать нарезку влево и вправо. Точность работы станка получилась настолько высокой, что на отдельных винтах удавалось увидеть резьбу, лишь используя увеличительное стекло.

Поперечно-строгальный станок с кривошипно-шатунным механизмом

В первой половине девятнадцатого века Модсли, который не был очень богат, повезло. Ему удалось получить контракт на создание настоящей промышленной линии для изготовления корабельных блоков.

Ученый вел разработку для Королевского военно-морского флота совместно с инженером из Франции Марком Брюнелем. В общей сложности было сконструировано 43 станка, одним из которых стала новая поперечно-строгальная конструкция. Она позволяла точно обрабатывать заготовки, изготовленные из вяза и бакаута, – наиболее твердых пород древесины, которые использовались в кораблестроительной промышленности.

Генри Модсли удалось внести важный вклад в развитие машиностроения на начальном этапе его зарождения. Основным его достижением стало создание станков, которые много лет применялись в мастерских всего мира и послужили основой для дальнейших изобретений в этой сфере.

Станок для промышленной революции

На старых токарных станках резец приходилось держать в руках. Модсли построил станок, в котором резец закрепленный на суппорте мог двигаться в продольном и поперечном направлениях с помощью двух винтов (Рисунок, 1841 г.)

П ромышленную революцию в Англии XVIII века обычно связывают с усовершенствованием ткацкого станка и изобретением паровой машины.

Эти и другие усовершенствования и изобретения породили настоятельную потребность в увеличении производства новых машин. Того же требовало развитие кораблестроения и производства вооружений, обусловленное расширением британской колониальной империи и торговли со всем миром. Англия стала «владычицей морей».

Флот тогда был парусным. Паруса управлялись системой канатов, пропущенных через блоки. В начале XIX века только для британского военного флота требовалось более 130 тысяч блоков в год. Потребность в таком количестве однотипной продукции могло удовлетворить только массовое производство.

Но невиданный доселе спрос на машины нельзя было удовлетворить до тех пор, пока их изготовляли вручную: машины создавались искусными ремесленниками-механиками, которые зачастую хранили в тайне свои производственные секреты. За это их даже часто называли арканистами, то есть людьми, владеющими тайным знанием. Качество машин зависело от искусства рабочих. Так что машины были редкостью и стоили дорого.

Известно, что тот же Джеймс Уатт довольно долго не мог изготовить изобретенную им паровую машину, так как ему не удавалось добиться необходимой точности изготовления цилиндра.

Ручное изготовление деталей машин исключало их взаимозаменяемость, в результате каждая машина становилась уникальной, а ее ремонт был невозможен либо требовал кропотливой подгонки новых деталей. Аналогичные проблемы возникали при изготовлении всех сложных устройств. Например, того же оружия.

Главную роль в решении этих проблем сыграло усовершенствование токарного станка, осуществленное британским инженером-механиком Генри Модсли (1771–1831). Его можно считать отцом-основателем современной станкостроительной промышленности — именно Модсли первым организовал производство машин машинами в промышленных масштабах, создал методику конструирования машин и разработки технологических процессов, внедрил в повседневную практику машиностроения точные измерительные инструменты.

Детство и юность

Генри Модсли родился 22 августа 1771 году в Вулвиче, расположенном в восьми милях от Лондона, он был пятым ребенком в многодетной семье плотника местного арсенала. О детских годах будущего станкостроителя ничего не известно, кроме того, что ему, сыну плотника, путь в школу был заказан. Судя по всему, он овладел грамотой самостоятельно и достаточно поздно. Как и других детей из рабочих семей, Генри в двенадцать лет послали работать. Он поступил в тот же арсенал набивальщиком патронов — в Англии таких рабочих называли powder monkey, «пороховой обезьянкой». Через два года его перевели учеником в плотницкую мастерскую. А еще через год он сам попросился учеником в кузницу, где по собственному почину еще и слесарил. К восемнадцати годам Модсли стал не только лучшим кузнецом арсенала, но и слесарем-механиком, о чем свидетельствуют измерительные инструменты, сделанные им самостоятельно в период работы в Вулвичском арсенале.

В то время в Пимлико, предместье Лондона, большой мастерской владел Джозеф Брама, известный механик и изобретатель, пионер в области гидравлики и слесарной работы. Он был грамотен и умел хорошо чертить.

Первоначально Брама устанавливал в Лондоне ватерклозеты. Он придумал для них совершенно новое устройство, на которое взял патент. С тех пор изобретение Брама претерпело лишь небольшие изменения.

Затем Брама усовершенствовал дверной замок. Он разработал новую схему механизма, которая превосходила все известные до него по качеству и надежности. Исправное действие нового замка зависело от точности изготовления деталей. И Брама стал искать искусного механика, которому он мог бы поручить это дело. Но платить много не хотел. Таким человеком оказался Модсли: молодой парень был рад интересной работе и не требовал большой оплаты.

Вскоре он стал лучшим рабочим в мастерской. Брама назначил его мастером и поручил ему механизацию изготовления деталей своего замка. Попутно Модсли овладевал грамотой и учился чертить. Работа с замком велась секретно, в отдельном, всегда запертом помещении, что давало Модсли дополнительные возможности для самостоятельной углубленной работы.

Сохранились некоторые машины и приспособления из секретной мастерской Джозефа Брама, в том числе механизированная пила, станок для навивания пружин и шаблон для разметки при сверлении. Механизированная пила имеет призматические направляющие, применение которых в конструкциях позднейших токарных станков, созданных Модсли, относят к его важнейшим усовершенствованиям. А в конструкции станка для навивания пружин кроме призматических направляющих имеются суппорт, механизированный с помощью пары «винт–гайка», и комплект сменных зубчатых колес. Иными словами, набор всех тех устройств, которые легли в основу будущих токарных станков, были разработаны Модсли еще в период его работы на Брама.

Годы обучения и труда в мастерской Брама во многом подготовили Модсли к его дальнейшей работе. Многие заказы Брама выполнял с участием Модсли, который учился у Джозефа не только искусству машиностроителя, но и деловой хватке: он стал понимать, при производстве каких изделий массового спроса механизация и автоматизация наиболее эффективны.

Брама был многим обязан Модсли, но все равно не хотел повышать ему зарплату. Это подтолкнуло Модсли к тому, чтобы уйти от скупого хозяина.

Тем более что у каждого рабочего мануфактуры была заветная мечта — самому стать владельцем мастерской. К этому шли постепенно, мало-помалу изготовляли для себя лично кузнечные, слесарные и измерительные инструменты. Модсли начал делать это еще в арсенале Вулвича. Работая у Брама, он продолжал накапливать запас. Со временем эти инструменты ему очень пригодились.

Жестоко экономя на самом необходимом, Генри скопил небольшую сумму и в 1797 году снял маленькую мастерскую и заброшенную кузницу при ней. Так Модсли покинул Брама, проработав у него восемь лет.

Станок нового типа

Долгое время с заказами в мастерской было туго, и у Модсли оставалось свободное время, которое он тратил на усовершенствование токарно-винторезного станка, конструкцию которого начал разрабатывать еще в мастерской Брама.

Одна из основных проблем токарных станков в то время состояла в том, что резец приходилось держать в руках. Для удобства токари придумали длинные держатели резцов, особые упоры для них. Но и с ними работать было очень трудно. Действуя ручным резцом, почти невозможно добиться при обработке правильной круглой формы обтачиваемой заготовки. Отсталая технология обработки материалов задерживала развитие техники. Практически невозможно было, держа резец в руках, нарезать на металлическом стержне точную винтовую резьбу.

В 1798 году Модсли построил станок с крестовым суппортом для установки на нем резца, движение которого в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двух ходовых винтов. Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жестко установив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемой поверхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл.

Для того чтобы заставить суппорт перемещаться вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовой винт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезалась резьба с тем же шагом, что и на винте.

Для нарезки винтов с различным шагом при станке имелся запас ходовых винтов.

В 1800 году Модсли внес усовершенствование в свой станок — взамен набора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которые соединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50). Теперь можно было при помощи одного ходового винта получать различные резьбы с разнообразным шагом.

Меняя комбинацию колес, можно было добиваться разного эффекта, например нарезать правую резьбу вместо левой. На своем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой точностью и аккуратностью, что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезал регулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течение долгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пять футов длины и два дюйма в диаметре с 50 витками на каждый дюйм.

Резьба была такой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скором времени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространение и послужил образцом для многих других металлорежущих станков. Выдающееся достижение Модсли принесло ему громкую и заслуженную славу.

Хотя попытки применения суппорта были известны и до Модсли, как другие его усовершенствования, его заслуга состояла в том, что он впервые объединил их и его вариант оказался конструктивно самым совершенным. Он же первым установил, что каждый винт определенного диаметра должен иметь резьбу с определенным шагом. До тех пор пока винтовая нарезка наносилась вручную, каждый винт имел свои особенности.

Для всякого винта изготовлялась своя гайка, обычно не подходившая ни к какому другому винту. Введение механизированной нарезки обеспечило единообразие всех резьб. Теперь любой винт и любая гайка одного диаметра подходили друг к другу вне зависимости от того, где они были изготовлены.

Более того, Модсли впервые в машиностроительной практике выпустил наборы метчиков и плашек; таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера.

Это было началом унификации и стандартизации деталей, имевшей чрезвычайно большое значение для машиностроения.

Наконец, Модсли впервые изобрел микрометр с точностью измерения до одной десятитысячной доли дюйма, или около 3 мкм. Он назвал его «лордом-канцлером», поскольку им пользовались, чтобы решать любые вопросы, возникавшие в его мастерских относительно точности измерения деталей.

Джеймс Несмит, один из учеников Модсли, в последующем сам ставший выдающимся изобретателем, в своих воспоминаниях писал о Модсли как о зачинателе стандартизации. «Он перешел к распространению важнейшего дела единообразия винтов. Можно назвать это усовершенствованием, но вернее будет назвать это переворотом, произведенным Модсли в машиностроении… Только тот, кто жил в относительно ранние дни производства машин… правильно оценит великую заслугу, оказанную Модсли машиностроению».

От создания станка к созданию промышленности

Внедрение станка, созданного Модсли, в промышленность стало одним из важнейших событий эпохи промышленной революции. Основные узлы станка 1800 года сохраняются в конструкциях токарных станков и в наши дни.

Модсли не имел влиятельных знакомых среди богатых людей, которые помогли бы ему в получении крупного заказа. Он был всего лишь одиноким ремесленником. Нужен был счастливый случай. И в первые годы XIX века такой случай представился. Он был связан с развитием английского флота.

Модсли впервые в машиностроительной практике выпустил наборы метчиков и плашек; таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера. Это было началом унификации и стандартизации деталей, имевшей чрезвычайно большое значение для машиностроения

До третьей четверти XVIII века корабельные блоки, которые мы уже упомянули выше, изготовлялись вручную столярами. Работа эта требовала много времени и стоила дорого. Всех операций при изготовлении блоков насчитывалось более сорока пяти. Механизирована была лишь незначительная их часть.

Идея полной механизации процесса изготовления корабельных блоков возникла в конце XVIII века у французского военного инженера Марка Изамбара Брюнеля, ученика знаменитого математика и инженера Гаспара Монжа. Реализовать эту идею было суждено Генри Модсли.

В 1798 году Брюнель переехал в Англию. Здесь он разработал проект поточной линии для изготовления корабельных блоков и в 1801 году получил на свое изобретение британский патент.

Генерал-инспектор строительных и ремонтных работ английского военного флота Сэмюель Бентам поддержал изобретателя и начал ходатайствовать за него.

Получив одобрение Адмиралтейства, Брюнель приступил к доработке своих чертежей и подготовке к созданию действующей модели линии по производству блоков. Изготовить модель должен был механик, которого еще предстояло найти.

Поиски механика привели Брюнеля к Модсли. Во время знакомства Брюнель описал предполагаемый заказ в самых общих чертах. Но Модсли очень быстро понял суть дела и показал Брюнелю, как его исполнить. Большое впечатление произвел на Брюнеля и станок Модсли с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Этот станок должен был стать основным при изготовлении деталей машин поточной линии. Он был тогда единственной машиной для производства других машин.

Новая работа хорошо оплачивалась. Благодаря заказу Модсли смог разработать и реализовать свои передовые идеи в области технологии машиностроения. Строя специальные машины для производства блоков, Модсли разработал также общие принципы механизации металлорежущего оборудования.

Обдирочный станок и циркулярная пила, изготовленные Генри Модсли для производства корабельных блоков (Гравюра, 1820 г.)

15 апреля 1802 году действующая модель линии по производству блоков была установлена в портсмутских доках. Испытания ее прошли успешно, и Модсли получил заказ на изготовление линии машин в натуре.

Эта линия состояла из сорока трех специализированных деревообрабатывающих и металлорежущих станков. В движение их приводили две паровые машины, по тридцать лошадиных сил каждая. Получилась целая система машин, с помощью которой рабочие выполняли все операции, нужные для изготовления блока: от распиливания деревьев особо твердых пород — бакаута и вяза — до обточки бронзовых подшипников и нарезания резьбы на соединительных болтах. Блочные машины Модсли войдут в историю как самые первые станки, изготовленные с помощью других станков, стоявших в мастерских изобретателя. Машины, которые сделаны машинами. Так началась история крупной машинной промышленности.

Выполнение этого заказа сделало Модсли состоятельным человеком (он получил огромную сумму — около 12 тысяч фунтов стерлингов). А Брюнель и Бентам, ставшие близкими друзьями Модсли, ввели его в круг своих друзей и знакомых — видных деятелей техники, науки и культуры.

Одним из тех, кто близко сошелся с Модсли, был Майкл Фарадей, в эти годы работавший над созданием качественных сталей. Качественные стали, особенно инструментальные, интересовали и Генри Модсли.

Со временем Модсли и сам стал не только виднейшим деятелем техники, но и знатоком и ценителем музыки, живописи, скульптуры, архитектуры, собрал большую библиотеку, которая была любимым местом его отдыха.

В портсмутском доке Модсли познакомился с Джошуа Филдом, который работал чертежником. В 1805 году он начал работать совместно с Модсли, став через некоторое время его компаньоном. Сотрудничество Модсли и Филда оказалось очень удачным. Оно продолжалось в течение всей их жизни.

Филд взял на себя чертежное хозяйство, ведение учета и отчетности, переговоры и переписку с заказчиками и поставщиками, прием и увольнение рабочих. Модсли сохранил за собой разработку конструкций машин и руководство технологическим процессом их постройки.

На собственном заводе прославленный машиностроитель выполнял многочисленные заказы на металлорежущие станки, прессы для изготовления монет, текстильное, мукомольное и другое оборудование для промышленности, насосы, судовые паровые котлы и машины по заказам многих стран мира

Создание системы машин для изготовления корабельных блоков стало сенсацией в среде промышленников. Репутация Модсли как машиностроителя упрочилась настолько, что заказов стало больше, чем могли выполнить сравнительно небольшие мастерские, в которых работало до 80 рабочих. Встал вопрос о строительстве большого машиностроительного завода.

В 1810 году в Ламбете, одном из районов Лондона, был основан завод, вскоре ставший знаменитым. Начался третий этап деятельности Модсли. На собственном заводе прославленный машиностроитель выполнял многочисленные и обширные заказы на металлорежущие станки, прессы для изготовления монет, текстильное, мукомольное и другое оборудование для промышленности, насосы, судовые паровые котлы и машины по заказам многих стран мира.

Сохранилось описание завода Модсли. Там было около дюжины токарных станков с чугунными станинами. Большинство из них были снабжены механизированными суппортами. Над станками имелись тали для установки и съема тяжелых деталей. Почти все станки приводились в движение с помощью трансмиссий от паровой машины. Кроме обычных токарных станков имелись лоботокарный, несколько продольно-строгальных, большой поперечно-строгальный и специальный станок, предназначенный для обточки шеек коленчатых валов. В последнем станке инструмент вращался вокруг неподвижно устанавливаемой заготовки.

Деятельность Модсли получила широкую известность во многих странах мира, для которых его завод выполнял заказы. Крупным заказчиком была Пруссия. В 1829 году Модсли был избран почетным членом Прусского общества поощрения промышленности в Берлине.

В начале 1831 года Модсли отправился во Францию. На обратном пути он сильно простудился и, вернувшись домой, слег в постель. Болезнь продолжалась около месяца, и 14 февраля 1831 года Модсли скончался. Его похоронили в Вулвиче на приходском кладбище церкви Св. Марии, где по его собственному проекту был воздвигнут чугунный мемориал семьи Модсли, отлитый на заводе в Ламбете.

Читайте также: