Металлорежущие станки. История развития
Металлорежущие станки по своей конструкции являются преемниками механизмов, предназначенных для производства изделий из древесины, камня и кости. От своих предшественников металлорежущие станки унаследовали основные принципы устройства и действия. Поэтому «Очерки истории станков для резания металлов» необходимо начать с исследования развития станков, им предшествовавших. Возможность получения гладких поверхностей с помощью вращательного движения изделия или инструмента стала известна человеку в весьма отдаленную эпоху. Уже добывание огня трением показало возможность получения тела вращения и соответствующей формы отверстия. Первые устройства для получения поверхностей вращения нельзя отнести к какой-либо группе станков (токарной, сверлильной, шлифовальной) в современном представлении. Эти устройства были элементарна просты и универсальны. Путем усовершенствования на протяжении тысячелетий они превратились в станки. Токарный станок является наиболее старым. Он играл ведущую роль среди устройств для резания материалов. Значение станков токарной группы сохраняется и в современном машиностроении, несмотря на то что многие виды работ выполняются в настоящее время другими станками. До эпохи промышленного переворота металлические изделия подвергались токарной обработке редко, но с ростом производства машин понадобились станки, приспособленные специально для изготовления металлических частей. В первой половине XVIII в. уже существовали токарные и токарно-винторезные станки по металлу, но широкого распространения они тогда еще не приобрели, так как не было массовых заказов на их изделия, и важнейшие детали машин, в том числе и паровых, изготовлялись слесарями вручную. Необходимость в машинном изготовлении металлических- деталей машин, связанная с широким переходом к машинному производству во всех отраслях промышленности, в полной мере проявилась лишь в конце XVIII—первой четверти XIX в. и послужила толчком к усовершенствованию металлорежущих станков, в первую очередь токарных. При этом были использованы или открыты вновь ранее известные усовершенствования и сделаны новые замечательные изобретения, позволившие далеко двинуть вперед технику машиностроительного производства. Таким был, в самых общих чертах, путь развития токарных металлорежущих станков. Выделение в самостоятельную группу сверлильно-расточных станков было связано с потребностью в изготовлении артиллерийских орудий. В XV в. появились сравнительно сложные и тяжелые металлорежущие станки, предназначенные для обработки канала ствола орудия. Затем были созданы агрегаты, которые производили, кроме того, наружную обточку орудийного ствола, отрезание литейной прибыли и обточку цапф. Эти станки в XVIII в. были использованы также для обработки цилиндров насосов, воздуходувок и паровых машин. Как и для других металлорежущих станков, толчком для их усовершенствования послужило широкое развитие в начале XIX в. машиностроения и прежде всего изготовление паровых машин. Абразивные станки (точила) выделились в самостоятельную группу оборудования довольно рано. Они представляли собой круги естественного камня, приводимые в движение мускульной силой человека, лошадьми или водяным колесом. На протяжении весьма длительного времени конструкции этих станков менялись очень мало. Появление усовершенствованных абразивных станков относится уже ко второй половине XIX в. Возникновение станков фрезерной группы, прежде всего зубофрезерных, связано с потребностью в большом количестве точно изготовленных зубчатых колес для часов, получивших в XVII в. весьма большое распространение. Опыт конструирования мелких зуборезных станков часового производства был впоследствии, в XVIII в., перенесен на изготовление крупных станков, предназначенных для обработки ответственейших и наиболее трудоемких деталей машин — зубчатых колес. Фрезерование металлических поверхностей стало практиковаться еще в XVIII в., но в промышленности этот вид обработки металлов был применен лишь в первой четверти XIX в. Принцип возвратно-поступательного движения резца или изделия, легший в основу создания строгальных станков, возник из опыта английских ремесленников, выстрагивавших модные в XVII в. узоры на черенках ножей. Конструкции английских устройств были описаны в литературе. В то же время возникла потребность в изготовлении инструментов с точными плоскостями для научной работы и делались попытки создания оборудования для исполнения этой работы. А. К. Нартов, выдающийся механик первой половины XVIII в., сконструировал и построил машины, имевшие все элементы современных нам продольно-и поперечно строгальных станков. Далее француз Фок, англичане Модели, Клемент, Роберте и другие создали станки, в которых не только принцип действия, но и конструктивное оформление приняло устойчивые формы. Таким, вкратце, был путь развития металлорежущих станков. В литературе он отражен слабо, что не соответствует значению этого рода орудий производства, являющихся машинами для производства всех других машин. Истории металлорежущих станков на русском языке посвящено немного работ. Первой по времени является статья В. А. Каменского о машинах для сверления канала ствола орудия. Хотя автор ставил себе более частную задачу — описать сохранившуюся модель станка, работа его содержит также краткое изложение истории этих машин. В. А. Каменский привлек большое количество печатных источников, использовал данные из Архива Артиллерийского исторического музея и известную рукопись В. И. Гениина (тогда еще не изданную). Несмотря на то что работа написана весьма основательно, она все же далеко не полна в отношении печатных и особенно архивных источников и содержит ряд спорных положений. В 1935 г. появилась работа И. А. Ростовцева, содержавшая обзор книг XVIII в. по токарным станкам. В этой статье дается краткий обзор работ Моксона, Плюмье, «Иллюстраций» к «Энциклопедии» Дидро и Да- ламбера, относящихся к токарному искусству, книг Гюло-отца, Бержерона, Гаспара Монжа. Характер статьи обзорный, и автор ее почти не углубляется в старинные книги далее их предисловий, из которых и черпает основные материалы. Кроме того, он широко использует привилегии и сертификаты, которыми снабжалось в XVIII в. большинство технических изданий. Глубокого анализа содержания рассмотренных книг и их обоснованной оценки автор не дает. Эта статья отражает первую стадию работы ее автора по собиранию фактического материала. После довольно длительного перерыва, начиная с 1945 г., в СССР вышло несколько популярных статей и брошюр, посвященных А. К. Нартову, Я. Т. Батищеву и другим выдающимся деятелям в области станкостроения. Эти брошюры в большей своей части не содержали новых фактов, а факты, ранее известные, излагали неточно. Поэтому останавливаться на них нет надобности. Серьезный интерес представляет небольшая статья конструктора станкостроительного завода им. Свердлова И. А. Дружинского о некоторых токарно-копировальных станках непроизводственного назначения из коллекции Государственного Эрмитажа. Статья является изложением доклада на Всесоюзной конференции по обработке металлов резанием. В работе Дружинского приводятся кинематические схемы, составленные в результате обмера станков, а также и некоторые расчетные данные, характеризующие особенности процесса резания. Важным вкладом в исследование истории металлорежущих станков явилась книга проф. А. С. Бриткина и С. С. Видонова, посвященная деятельности выдающегося машиностроителя XVIII в. А. К. Нартова. В книге значительное место отведено истории токарных станков, впервые даны кинематические схемы, снятые с натуры, и описания всех токарных станков коллекции, хранящейся в Государственном Эрмитаже. Схемы и описания, данные проф. А. С. Бриткиным, являются предельно ясными и исчерпывающими. Они составляют лучшую часть книги, которая наряду с этими исключительно ценными материалами содержит также ряд спорных положений по вопросу о приоритете. Следует отметить, что книга А. С. Бриткина и С. С. Видонова, так же как и работа И. А. Дружинского, освещает историю лишь тех станков, которые предназначались для изготовления индивидуальных художественных изделий и не имели назначением выпускать какую-либо промышленную продукцию. В 1952 г. в Туле вышла брошюра-В. Н. Ашуркова, посвященная деятельности М. В. Красильникова, Я. Т. Батищева, II. Д. Захаво и А. М. Сур- нина — выдающихся станкостроителей на Тульском оружейном заводе. Брошюра написана с привлечением значительного количества архивных материалов и благодаря этому содержит ряд достоверных биографических данных, которые ранее не были известны. Следующим по времени выхода в свет трудом, посвященным истории станков в России, является книга И. А. Дружинского и Е. П. Федосеевой, посвященная рукописи А. К. Нартова «Театрум Махинарум». В этой книге дается краткое изложение замечательной рукописи выдающегося машиностроителя, воспроизводятся некоторые помещенные в ней иллюстрации, а также дано несколько кинематических схем станков для изготовления художественных изделий. Полезность книги заключается прежде всего в том, что она вводит в научный обиход новый ценнейший материал. Недостатком ее является отсутствие подробных описаний, позволяющих полностью овладеть материалом рукописи Нартова. Термины, введенные Нартовым и непонятные в наши дни, остаются в книге нераскрытыми. В 1957 г. вышла большая книга Л. А. Айзенштадта и С. А. Чихачева «Очерки по истории станкостроения в СССР», в которой собраны интересные материалы, относящиеся к XX в., особенно к истории станкостроения за годы Советской власти, но ее главы, посвященные истории металлорежущих станков до XX в., являются компилятивными. Здесь не рассматривается книга проф. В. В. Данилевского «Нартов и "Ясное зрелище машин"» (1958), поскольку трактовка содержащихся в ней материалов является спорной. Кроме указанных выше работ, не считая популярных, на русском языке можно отметить лишь краткие исторические очерки, предпосылаемые курсам металлорежущих станков. Лучшим является очерк, помещенный в книге проф. Н. С. Ачеркана. Литература на иностранных языках также небогата. Работы Поппе и Кармарша, вышедшие еще в XIX в., не содержат конкретных материалов. Следующим по времени является труд английского ученого Смайлса «Биографии деятелей промышленности». Самуэл Смайлс (1812—1904) собирал материалы для своей книги (в которой помещены биографии Брама, Модсли, Клемента, Фокса, Мэри, Робертса, Витворта, Нэсмита и Ферберна) тогда, когда некоторые из этих замечательных станкостроителей были в расцвете творческих сил и, являясь учениками деятелей старшего поколения, могли сообщить о них и о себе данные исключительной ценности. Биографии читаются как произведения художественной литературы, но вместе с тем написаны с глубоким знанием техники. Одним из первых, находясь на позициях стихийного материализма, Смайлс пытался также нарисовать в отдельных главах общую картину роста техники на фоне развития человеческого общества. Обширный труд американского профессора Роу, вышедший на 70 лет позже, представляет добросовестную компиляцию из ряда журнальных статей (отчасти самого проф. Роу) и книги Смайлса. Вторая часть книги посвящена восхвалению американских фирм по производству вооружения и плохо увязана с первой частью. Сам проф. Роу в этой работе ввел в научный обиход мало новых материалов. В известном немецком энциклопедическом труде по истории техники, написанном проф. Францем Фельдхаузом, имеются небольшие, но интересные статьи по истории токарных и сверлильных станков, маленькая статья по фрезерным станкам, в которой Фельдхауз допустил явную фактическую неточность, а также краткие заметки по строгальным и абразивным станкам. Немецкий инженер Бертольд Буксбаум в 1920 г. выпустил небольшую брошюру по истории металлорежущих станков, в которой пытался выявить основные пути и внутреннюю логику их развития. Однако, отойдя от конкретного материала, которым в своих журнальных статьях он владел превосходно, Буксбаум перешел в область абстракции, и ему не удалось сделать что-либо значительное. В 1938 г. проф. Фельдхауз принял участие в создании рекламного каталога немецкой машиностроительной фирмы Ган и Кольб. В этом каталоге, являющимся библиографической редкостью, имеется обширное введение, написанное проф. Фельдхаузом, ценные иллюстрации и библиография. Первые 50 страниц этого введения (около половины его объема занимают иллюстрации) посвящены истории развития металлорежущих инструментов и станков. Здесь содержится много фактического материала, но анализа сообщаемых фактов почти нет. К 1942 г. относится издание докторской диссертации немецкого инженера Карла Витмана «Развитие токарного станка». Книга эта невелика — всего около 200 страниц небольшого формата. Однако по глубине исследования и обилию изученных автором материалов она может считаться лучшей работой в данной области. Наиболее заметным ее недостатком является наличие путаных схем и классификаций при описании развития токарного станка до XIX в., причем существенные, коренные изменения конструкций смешиваются со второстепенными. Кроме того, если поверить Витману, все существенные узлы современного токарного станка (кроме суппорта) были созданы еще Леонардо да Винчи. В действительности гениальное фантазирование этого великого человека не оказало влияния на развитие машиностроения. Конструкции Леонардо да Винчи не были и не могли быть поняты современниками, так как потребность в этих конструкциях возникла только через несколько столетий. Тогда их изобрели вновь, независимо от Леонардо. Наброски самого Леонардо были вскоре после его смерти утеряны и обнаружены лишь в XIX в., когда они явились только свидетельством гениальности автора, а практической ценности уже не имели. Однако ни отмеченные выше, ни ряд менее существенных недостатков книги Витмана не умаляют ее значения как первого систематического научного труда в области истории металлорежущего оборудования, который охватывает, хотя и в очень сжатой форме, весь путь совершенствования токарного станка от его создания на ранних стадиях развития техники до наших дней. Кроме указанных выше основных иностранных работ по истории металлорежущих станков, имеется некоторое количество компиляций, которые приводить здесь нецелесообразно. На иностранных языках, английском и немецком, имеется также около десятка ценных статей, помещенных преимущественно в журнале «Энджинир» (Лондон), в периодических сборниках английского Общества по изучению истории техники и технологии им. Ньюкомена, а также в известных сборниках проф. Конрада Мачоса. Эти статьи, вышедшие большей частью в первой четверти текущего столетия, обобщены в упомянутой выше книге Роу. В иностранных книгах и статьях нет даже упоминаний о достижениях станкостроения в России. В отечественной литературе сведений по истории металлорежущих станков в России имеется очень мало. При написании «Очерков» материалы о творчестве русских техников были почти целиком взяты из рукописных источников, хранящихся в архивах и библиотеках.
|
