Токарно-копировальные станки XVIII в.

Токарно-копировальные станки для изготовления художественных изделий, судя по дошедшим до нас образцам продукции, уже в XVII в. достигли большой сложности. В XVIII в. они были значительно усовершенствованы. Ими почти не пользовались токари-ремесленники. Собственниками их были иногда «мастера токарного художества», но чаще всего этими шедеврами станкостроения владели богатые и знатные любители. В их мастерских, или «лабораториях», работали «художники» токарного искусства, которые подготовляли работу для хозяев, помогали им во время ее исполнения, обучали их различным приемам и тонкостям токарного дела. Вместе с тем эти же «художники» токарного искусства работали и над. дальнейшим усовершенствованием конструкции станков. Жизненный успех токарного «художника» зависел от того, насколько хорошо токарю-любителю, хозяину, удавалось изготовлять затейливые вещицы, соответствовавшие тогдашней моде. Любители, естественно, никогда не были столь опытны, как «художники», а прилежания было у них еще меньше, чем опыта. Поэтому они не могли изготовлять сколько-нибудь сложные предметы вручную. Но при механизации станка их возможности в отношении изготовления сложных, затейливых изделий значительно повышались. Так возникал один из факторов механизации этого рода токарных станков.

Другим фактором был вызывавшийся модой спрос на особо затейливые предметы внутреннего убранства жилищ, выточенные из кости и твердой древесины (кубки, вазы, украшения для стола и т. п.).

Третьим фактором являлось широкое распространение в XVIII в. табакерок — плотно закрывавшихся коробок для хранения нюхательного табака (порошка). Табакерки, выточенные на токарном станке, были красивыми, плотными и менее дорогими сравнительно со сделанными вручную, так как требовали меньшей затраты труда.

Четвертым фактором был спрос на художественные барельефы из кости и древесины твердых пород, а иногда и из металлов, получившие большое распространение в XVII и первой половине XVIII в.

Все эти четыре фактора, действовавшие в XVII и первой половине XVIII в., вызывали расцвет работ по конструированию токарно-копировальных станков, их механизацию. На эти работы хозяева токарных мастерских не жалели затрат времени и средств. Станки стали снабжаться копировальными механизированными суппортами, на них можно было получать сложные изделия без непосредственного участия рук работающего. Литературные данные, сохранившиеся изделия и, наконец, сами дошедшие до нас станки свидетельствуют о высоком мастерстве их создателей.Но с середины XVIII в. получает все более широкое распространение фарфор. Фарфоровые вазы, фигуры, посуда, табакерки, шахматы становятся модными и повсюду вытесняют предметы, изготовленные из кости и древесины. Курение табака распространяется все шире и вытесняет нюхание его, а вместе с этим сокращается изготовление табакерок. Точеные барельефы вытесняются фарфоровыми, а затем и фарфоровыми расписными тарелками.

Мода на точеные изделия проходит, вместе с ней проходит мода на упражнения в «токарном художестве» у знатных любителей. Сложные копировальные токарные станки, очень дорогие и трудоемкие при изготовлении, становятся ненужными и их перестают строить, а затем и эксплуатировать. Накопленный многовековой опыт становится не нужным, об этих станках забывают. Уже к концу XVIII в. копировальные станки сохраняются преимущественно как мемориальные ценности, связанные с памятью об их знаменитых владельцах.

Потребность в станках, позволяющих изготовлять детали машин более сложной формы, появилась позднее, во второй четверти XX в., и в настоящее время конструкции таких станков разрабатываются и осуществляются. Конечно, конструктивные решения, предложенные в XVIII в. невозможно перенести в современное станкостроение, базирующееся на совершенно ином техническом уровне. Однако придание этим решениям современной нам формы помогает иногда гораздо быстрее найти требующуюся конструкцию.

Обратимся к основным принципам устройства токарно-копировальных станков XVIII в. Все они могут быть разделены на две большие группы.

К первой группе можно отнести станки, которые без непосредственного участия рук работающего наносили на плоскости рельефные изображения или узоры. Рельефные изображения, получавшиеся на плоскости с помощью копирования с образца на станке, иногда называли медалями, а сами станки — медальерными. Плоскими предметами, на которые с помощью копировальных станков наносили сложные геометрические узоры («розы»), были чаще всего крышки и донца табакерок, а иногда коробок какого-либо иного назначения. Рельефные изображения на плоскости: наносились при перемещении шпинделя станка в направлении его оси. Сложные узоры наносились на плоскость при перемещениях шпинделя станка параллельно его собственной оси.

Второй большой группой были станки, предназначенные для изготовления предметов сложной формы, для получения рельефных изображений нa поверхности изделий или для нанесения на них сложных геометрических узоров. Это достигалось при перемещениях шпинделя станка. Перемещения шпинделя, требующиеся для получения предметов сложной формы и рельефов, получали при использовании бронзовых копиров, имевших вид изделия, но большего размера, обычно в масштабе около 2:1. Перемещения шпинделя, нужные для получения сложных узоров, получали при использовании бронзовых копировальных шайб, надевавшихся на шпиндель. Периферия этих шайб чаще всего имела форму пологих фестонов, плавно переходивших один в другой.

Рельефные изображения получали следующим образом. Неподвижный копировальный палец имел вид стержня, на заостренном конце которого помещался маленький ролик. Изредка при работе с копирами, имевшими резкие переходы очертаний, применялись копировальные пальцы с остриями без роликов, которые не допускали «смазывания» изображения. К ролику (или заострению) копировального пальца копир постоянно прижимался пружиной. Во время работы станка место их контакта перемещалось по спирали. В соответствии с выступами и впадинами копира он сам совершал колебательные движения. Эти движения копира передавались заготовке, которая повторяла их. Заготовка находилась в контакте с резцом, подобно тому как копир находился в контакте с копировальным пальцем. Место контакта резца с заготовкой также перемещалось по спирали и обходило всю ее поверхность. Заготовка перемещалась больше или меньше в зависимости от рельефа копира, при этом менялась и толщина стружки. После многих проходов резца на поверхности пластины возникал рельеф, аналогичный имевшемуся на копире, но в меньшем масштабе.

Характер процесса, описанного выше для получения рельефа на пластине, оставался тем же в тех случаях, когда рельеф наносился на цилиндрическую и коническую поверхности, а также и при изготовлении предметов сложной формы.

При нанесении узоров характер процесса оставался неизменным, но вместо копиров применялись копировальные шайбы. Неподвижный копировальный палец все время находился в контакте с вырезанной фестонами периферией копировальной шайбы, надетой на шпиндель. Вследствие этого шпиндель, перемещаясь в направлении, перпендикулярном своей оси, совершал сложный путь, траекторию которого резец «записывал» на заготовке. Для усложнения узора пользовались последовательно несколькими шайбами, периферия которых была вырезана фестонами различных очертаний.

В некоторых станках достигалась еще большая сложность пути, проходимого резцом на поверхности обрабатываемой детали (что было равнозначно большей сложности формы изделия). У таких станков путь движения резца складывался из пути, проходимого шпинделем, и пути, проходимого самой обрабатываемой деталью под действием шпинделя. Так, например, в одном из станков конструкции А. К. Нартова, шпиндель, вращаясь, в то же время под действием копировальных шайб, совершал путь по сложной траектории. Но, кроме того, на шпинделе был установлен такой патрон, что закрепленная в нем заготовка перемещалась не только вместе со шпинделем, но еще одновременно двигалась от центра патрона по кривой.

Сведения о конструкциях токарно-копировальных станков можно получить из нескольких источников. Они описаны в книге Ш. Плюмье «Токарное искусство», в «Иллюстрациях» к «Энциклопедии» Дидро и Даламбера, в двухтомном «Руководстве токарю» Бержерона, а большая коллекция станков в Эрмитаже была описана в книге А. С. Бриткина и С. С. Видонова «Выдающийся машиностроитель XVIII в. А. К. Нартов». Большое количество конструкций этих станков описано в известной рукописи А. К. Нартова «Театрум Махинарум», материалы которой изучены недостаточно, так что наиболее трудные для понимания устройства до настоящего времени не пояснены. Поэтому представляется целесообразным наибольшее внимание в данной главе уделить станкам, описанным А. К. Нартовым и проиллюстрировать высказанные выше положения в основном на их материале.

Загорский Ф.Н. Очерки по истории металлорежущих станков до середины XIX века. -Л. 1960