Torn, mandrinadora, rectificadora... Mirant l'evolució històrica de diversos tipus de màquines-eina

1, Torn
Un torn és una màquina-eina que utilitza principalment eines de tornejat per realitzar mecanitzats en peces de treball giratòries. Al torn, també es pot realitzar el mecanitzat corresponent mitjançant broques, escariadors, aixetes, matrius i eines de moletejat. El torn s'utilitza principalment per mecanitzar eixos, discos, mànigues i altres peces de treball amb superfícies giratòries. És el tipus de màquina-eina més utilitzat a les fàbriques de fabricació i reparació mecànica.
1. L'antic "tor d'arc" amb politges i varetes en forma d'arc. Ja a l'antiga era egípcia, la gent havia inventat la tècnica de tornejar la fusta amb eines de tall mentre la girava al voltant del seu eix central. Al principi, la gent feia servir dos troncs dempeus com a suport per aixecar la fusta a girar, utilitzaven l'elasticitat de les branques per enrotllar la corda sobre la fusta, estiraven la corda amb la mà o el peu per girar la fusta i sostenien una eina de tall per tall.
Aquest mètode antic va evolucionar gradualment i es va convertir en un "torn d'arc", que consisteix a enrotllar una corda al voltant d'una politja en dos o tres cercles, recolzar la corda sobre una vareta elàstica doblegada en forma d'arc i empènyer i estirar l'arc cap endavant i cap enrere. per girar la peça per al tornejat.
2. Un "torn de pedals" medieval amb transmissió de cigonyal i volant. A l'Edat Mitjana, algú va dissenyar un "torn de pedals" que utilitzava un pedal per fer girar el cigonyal i accionar el volant, i després el transmetia a l'eix principal per fer-lo girar. A mitjans del-16segle, un dissenyador anomenat Besson a França va dissenyar un torn per girar cargols que utilitzava cargols per fer lliscar les eines de tall. Malauradament, aquest tipus de torn no va ser molt promocionat.
Al segle XVIII van néixer les caixes de nit i els mandrils. Al segle XVIII, algú va dissenyar un tipus de torn que utilitzava un pedal i una biela per fer girar el cigonyal, que podia emmagatzemar l'energia de rotació al volant. Va evolucionar de girar directament la peça de treball a girar la caixa de capçalera, que era un mandril utilitzat per subjectar la peça de treball.
L'any 1797, l'inventor britànic Mozley va inventar el innovador torn portaeines, que tenia cargols de guia de precisió i engranatges intercanviables.
Mozley va néixer el 1771 i, als 18 anys, era un assistent de confiança de l'inventor Bramer. Es diu que Bramer treballava a l'agricultura, però als 16 anys va haver de passar a la fusteria a causa d'una discapacitat al turmell dret causada per un accident. El seu primer invent va ser el vàter de cisterna l'any 1778. Mozley va començar a ajudar a Bramer a dissenyar premses hidràuliques i altres maquinàries fins que va deixar Bramer als 26 anys, quan Bramer va rebutjar de manera grossa la petició de Moritz d'augmentar el seu sou a més de 30 xílings per setmana.
L'any que Mozley va deixar Bramer, va construir el seu primer torn roscat, que era un torn totalment metàl·lic amb un portaeines i contrapunt que podia moure's al llarg de dos rails paral·lels. La superfície de guia del rail guia és triangular, que impulsa el cargol per moure lateralment el suport de l'eina quan l'eix gira. Aquest és el mecanisme principal que posseeixen els torns moderns, que es pot utilitzar per girar cargols metàl·lics de precisió de qualsevol pas.
Tres anys més tard, Mozley va fabricar un torn més sofisticat al seu propi taller, on els engranatges es podien substituir entre si, canviant la velocitat d'avanç i el pas de les rosques processades. El 1817, un altre britànic, Roberts, va adoptar una politja de quatre etapes i un mecanisme de roda posterior per canviar la velocitat de l'eix. Aviat, també es van introduir torns més grans, que van fer grans contribucions a la invenció de les màquines de vapor i altres maquinàries.
5. Per tal de millorar el nivell de mecanització i automatització, van néixer diversos torns especialitzats. El 1845, Fitch dels Estats Units va inventar el torn de torreta; El 1848, els Estats Units van veure l'aparició dels torns rotatius; El 1873, Spencer als Estats Units va fer un torn automàtic d'un sol eix, i poc després va fer un torn automàtic de tres eixos; A principis del segle XX van sorgir els torns amb caixes de canvi accionades per motors individuals. A causa de la invenció de l'acer per eines d'alta velocitat i l'aplicació de motors elèctrics, els torns han millorat contínuament i finalment han arribat a un nivell modern d'alta velocitat i precisió.
Després de la Primera Guerra Mundial, diversos torns automàtics eficients i torns especialitzats es van desenvolupar ràpidament a causa de les necessitats de l'exèrcit, l'automoció i altres indústries mecàniques. Per tal de millorar la productivitat de les peces de treball en lots petits, a finals dels anys quaranta es van impulsar torns amb dispositius de perfilat hidràulic i, al mateix temps, també es van desenvolupar torns multieina. A mitjans-1950s, es van desenvolupar torns controlats per programa amb targetes perforades, plaques de pins i plaques de marcatge. La tecnologia CNC va començar a utilitzar-se als torns a la dècada de 1960 i es va desenvolupar ràpidament després de la dècada de 1970.
6. Els torns es classifiquen en diversos tipus en funció de la seva finalitat i funció.
Un torn normal té una àmplia gamma d'objectes de mecanitzat, amb una àmplia gamma d'ajustaments per a la velocitat de l'eix i la velocitat d'alimentació, i pot processar les superfícies interiors i exteriors, les cares extrems i els fils interiors i exteriors de les peces. Aquest tipus de torn és accionat principalment manualment pels treballadors, amb una baixa eficiència de producció, i és adequat per a una sola peça, producció en lots petits i tallers de reparació.
El torn de torreta i el torn rotatiu tenen portaeines de torreta o rodes de retorn que poden contenir múltiples eines de tall. Els treballadors poden utilitzar-los per completar múltiples processos en una sola subjecció de la peça utilitzant diferents eines de tall, cosa que els fa aptes per a la producció per lots.
Els torns automàtics poden completar automàticament el processament multiprocés de peces de mida petita i mitjana segons un programa determinat, carregar i descarregar automàticament materials i processar repetidament un lot de les mateixes peces, adequat per a la producció en massa.
Els torns semiautomàtics de múltiples fulles es poden dividir en tipus d'un sol eix, diversos eixos, horitzontals i verticals. La disposició d'un torn horitzontal d'un sol eix és similar a la d'un torn normal, però s'instal·len dos conjunts de suports d'eines a la part davantera, posterior o amunt i avall de l'eix, respectivament, per processar peces com ara discos, anells i eixos. La seva productivitat és 3-5 vegades superior a la d'un torn normal.
Un torn de còpia pot imitar la forma i la mida d'una plantilla o mostra, completar automàticament el cicle de mecanitzat de la peça i és adequat per a la producció petita i per lots de peces de forma complexa. La seva productivitat és 10-15 vegades superior a la d'un torn normal. Hi ha diversos tipus, com ara suport de fulles múltiples, multieix, tipus de mandril i tipus vertical.
L'eix d'un torn vertical és perpendicular al pla horitzontal, la peça de treball està subjecta a una taula de treball rotativa horitzontal i el portaeines es mou sobre una barra transversal o una columna. Adequat per processar peces grans, pesades i difícils d'instal·lar en torns normals, generalment dividides en dues categories: columna simple i columna doble.
El torn de dents de pala realitza un moviment alternatiu radial al suport de l'eina durant el tornejat, i s'utilitza per formar superfícies de dents de freses de pala, plaques, etc. Normalment equipat amb accessoris de rectificat, una petita mola accionada per un motor elèctric separat tritura la dent. superfície.
Els torns especialitzats són torns utilitzats per processar superfícies específiques de certs tipus de peces de treball, com ara torns de cigonyal, torns d'arbre de lleves, torns de rodes, torns d'eix, torns de rodets i torns de lingot.
Els torns junts s'utilitzen principalment per al processament de tornejat, però després d'afegir alguns components i accessoris especials, també es poden utilitzar per avorar, fresar, perforar, inserir, rectificar i altres processaments. Tenen la característica de "una màquina amb múltiples funcions" i són aptes per a treballs de reparació de vehicles d'enginyeria, vaixells o estacions mòbils de reparació.
2, Màquina avorrida
Tot i que la indústria artesanal de la fàbrica és relativament endarrerida, ha format i creat molts treballadors qualificats. Encara que no són experts en la fabricació de màquines, poden fabricar diverses eines artesanals, com ara ganivets, serres, agulles, broques, cons, esmoladores, així com eixos, mànigues, engranatges, marcs de llit, etc. De fet, les màquines es munten a partir d'aquests components.
El primer dissenyador de màquines de mandrinar, les màquines de mandrinar Da Vinci, era coneguda com la "mare de la maquinària". Quan es tracta de màquines avorridores, primer parlem de Leonardo da Vinci. Aquesta figura llegendària podria haver estat el dissenyador de la primera màquina mandrinada utilitzada per al processament de metalls. La perforadora que va dissenyar és accionada per pedals hidràulics o de peu, i les eines de perforació giren fortament contra la peça de treball, mentre que la peça es fixa en una plataforma mòbil impulsada per una grua. L'any 1540, un altre pintor va pintar un quadre de "Pirotècnia", que també tenia el mateix esquema de la màquina avoridora. En aquell moment, la mandrinadora s'utilitzava específicament per al mecanitzat de precisió de peces de fosa buida.
Va néixer la primera perforadora per al processament de canons (Wilkinson, 1775). Al segle XVII, a causa de les necessitats militars, el desenvolupament de la fabricació d'artilleria va ser molt ràpid, i la manera de fabricar el canó d'artilleria es va convertir en un gran problema que la gent necessitava resoldre amb urgència.
Wilkinson va inventar la primera perforadora real del món l'any 1775. De fet, per ser exactes, la perforadora de Wilkinson és una màquina perforadora capaç de mecanitzar canons de precisió. Es tracta d'una barra de mandrinar cilíndrica buida amb els dos extrems instal·lats als coixinets.
El 1728, Wilkinson va néixer als Estats Units. Als 20 anys es va traslladar a Staffordshire i va construir el primer forn de fosa de ferro a Bileston. Per tant, Wilkinson és conegut com el "mestre ferrer de Staffordshire". El 1775, als 47 anys, Wilkinson va fer esforços continus a la fàbrica del seu pare i finalment va fabricar aquesta nova màquina que podia perforar el canó d'un canó amb una precisió rara. Curiosament, després de la mort de Wilkinson el 1808, va ser enterrat en un taüt de ferro colat que havia dissenyat.
3. Les màquines mandrinadores han fet contribucions importants a la màquina de vapor de Watt. Si no hi hagués màquines de vapor, la primera onada de revolució industrial no s'hauria produït en aquell moment. El desenvolupament i aplicació de la pròpia màquina de vapor, a més de les oportunitats socials necessàries, també requereix uns requisits tecnològics previs que no es poden ignorar, perquè la fabricació dels components de la màquina de vapor no és tan fàcil com els fusters tallar fusta. El metall s'ha de fer en formes especials i els requisits de precisió per al processament són alts. Sense l'equip tècnic corresponent no es pot aconseguir. Per exemple, en la fabricació de cilindres i pistons de màquines de vapor, la precisió del diàmetre exterior requerit durant el procés de fabricació del pistó es pot mesurar des de l'exterior mentre es talla, però per complir els requisits de precisió del diàmetre interior del cilindre, no és fàcil. per aconseguir mitjançant mètodes de mecanitzat generals.
Smith va ser el tècnic mecànic més destacat del segle XVIII. Smith va dissenyar un total de 43 equips de turbines d'aigua i vent. Quan feia una màquina de vapor, la tasca més difícil de Smith era mecanitzar els cilindres. És bastant difícil mecanitzar el cercle interior d'un cilindre gran en un cercle. Per aquest motiu, Smith va fer una màquina-eina especial per tallar el cercle interior d'un cilindre a la Karen Iron Works. Aquest tipus de mandrinadora, accionada per una roda d'aigua, està equipada amb una eina de tall a l'extrem davanter del seu eix llarg, que pot girar dins del cilindre per mecanitzar el seu cercle interior. A causa de la instal·lació de l'eina de tall a l'extrem davanter de l'eix llarg, es poden produir problemes com la deflexió de l'eix, cosa que dificulta molt la mecanització d'un cilindre realment circular. Per aquest motiu, Smith va haver de canviar la posició del cilindre diverses vegades per a la mecanització.
La perforadora inventada per Wilkinson el 1774 va tenir un paper important en la resolució d'aquest problema. Aquest tipus de perforadora utilitza una roda d'aigua per girar el cilindre de material i alinear-lo amb l'eina fixa central per a la propulsió. A causa del moviment relatiu entre l'eina i el material, el material s'obre en forats cilíndrics amb gran precisió. En aquella època es va fer un cilindre amb un diàmetre de 72 polzades amb una màquina mandrinada, amb un error que no superava el gruix d'una moneda de sis penics. Per la tecnologia moderna, aquest és un marge d'error important, però en les condicions d'aleshores, ja era bastant difícil arribar a aquest nivell.
No obstant això, la invenció de Wilkinson no s'aplicava a la protecció de patents, i la gent la va imitar i instal·lar una darrere l'altra. El 1802, Watt també va parlar de l'invent de Wilkinson al seu llibre i el va replicar a la seva fàbrica de ferro de Soho. En el futur, Watt també va utilitzar la màquina màgica de Wilkinson per fabricar els cilindres i els pistons de les màquines de vapor. Originàriament, per al pistó, era possible mesurar la mida mentre es tallava per l'exterior, però per al cilindre, no era tan senzill i s'havia de fer amb una mandrinadora. En aquell moment, Watt va utilitzar una roda d'aigua per girar un cilindre metàl·lic i empènyer una eina fixada al centre cap endavant per tallar l'interior del cilindre. Com a resultat, un cilindre amb un diàmetre de 75 polzades tenia un error inferior al gruix d'una moneda, que estava molt avançat en el camp.
4. El naixement de les màquines mandrinadores elevadores de taules de treball (Hutton, 1885) En les dècades següents, es van fer moltes millores a les màquines mandrinadores de Wilkinson. El 1885, Hutton a Anglaterra va fabricar una màquina de mandrinar elevador de taula de treball, que s'havia convertit en el prototip de màquines de mandrinar modernes.
3, fresadora
Al segle XIX, els britànics van inventar màquines avorridores i planejadores per a les necessitats de la revolució industrial com la màquina de vapor, mentre que els nord-americans es van centrar en la invenció de les fresadores per tal de produir un gran nombre d'armes. Una fresadora és una màquina amb freses de diverses formes, que pot tallar peces de treball de formes especials, com ara ranures espirals, formes d'engranatge, etc.
Ja l'any 1664, el científic britànic Hooke es basava en les eines de tall circulars rotatives per crear una màquina de tall, que es podria considerar una fresadora primitiva, però en aquell moment la societat no hi va respondre amb entusiasme. A la dècada de 1840, Pratt va dissenyar l'anomenada fresadora Lincoln. Per descomptat, qui realment va establir la posició de les fresadores en la fabricació de màquines és l'americà Whitney.
1. La primera fresadora ordinària (Whitney, 1818) L'any 1818, Whitney va fabricar la primera fresadora ordinària del món, però la patent de la fresadora la va obtenir l'inventor britànic Bodmer (l'inventor de la fresadora de pòrtic amb un dispositiu d'alimentació d'eines) l'any 1839. A causa de l'alt cost de les fresadores, en aquella època no hi havia moltes consultes.
La primera fresadora universal (Brown, 1862) va tornar a estar activa als Estats Units després d'un període de silenci. En canvi, només es pot dir que Whitney i Pratt van establir les bases per a la invenció i l'aplicació de les fresadores, i el veritable assoliment d'inventar les fresadores que es puguin aplicar a diverses operacions de fàbrica hauria de pertànyer a l'enginyer nord-americà Joseph Brown.
L'any 1862, Brown dels Estats Units va fabricar la primera fresadora universal del món, que va ser un assoliment innovador equipat amb discos d'indexació universals i freses integrals. El banc de treball d'una fresadora universal pot girar un cert angle en la direcció horitzontal i està equipat amb accessoris com ara un capçal de molí final. La fresadora universal que va dissenyar va tenir un gran èxit quan es va exposar a l'Exposició de París de 1867. Al mateix temps, Brown també va dissenyar una fresa formada que no es deformaria fins i tot després de la mòlta, i després va fabricar una rectificadora per a freses, portant la fresadora al seu nivell actual.
4, màquina de planejar
En el procés d'invenció, moltes coses són sovint complementàries i interrelacionades: per a la fabricació d'una màquina de vapor, es necessita una màquina avorridora per ajudar; Després de la invenció de la màquina de vapor, hi va haver una crida a la planadora de pòrtic pel que fa als requisits del procés. Es pot dir que la invenció de la màquina de vapor va portar al desenvolupament de la "màquina mare de treball" des de màquines mandrinadores i torns fins al disseny de planxadores de pòrtic. De fet, una planadora és un tipus de planadora metàl·lica.
1. La fresadora de pòrtic per processar grans superfícies planes (1839) va ser desenvolupada per molts tècnics a partir de principis del segle XIX a causa de la necessitat de mecanitzar pla dels seients de les vàlvules de les màquines de vapor. Entre ells es trobaven Richard Robert, Richard Pratt, James Fox i Joseph Clement, que van fabricar de manera independent les cepilladores de pòrtic en 25 anys a partir de 1814. Aquest tipus de cepilladora de pòrtic s'utilitza per fixar l'objecte processat en una plataforma alterna, i la cepilladora en talla una. costat de l'objecte processat. No obstant això, aquest tipus de cepilladora encara no disposa d'un dispositiu d'alimentació de fulles i està en procés de passar d'una "eina" a una "màquina". El 1839, un britànic anomenat Bodmore va dissenyar finalment una planadora de pòrtic amb un dispositiu d'alimentació de ganivets.
2. La cepilladora de cap de vaca per processar petites superfícies planes. Un altre home britànic, Nesmith, va inventar i va fabricar la planadora de cap de vaca per processar petites superfícies planes en 40 anys a partir de 1831. Pot fixar l'objecte processat al llit mentre l'eina de tall es mou cap endavant i cap enrere.
Posteriorment, a causa de la millora de les eines i l'aparició dels motors elèctrics, les planxadores de pòrtic es van desenvolupar cap al tall a gran velocitat i alta precisió d'una banda, i cap a la producció a gran escala de l'altra.
5, Màquina de rectificar
La mòlta és una tecnologia antiga coneguda pels humans des de l'antiguitat. A l'època paleolítica, aquesta tecnologia s'utilitzava per moldre eines de pedra. En el futur, amb l'ús d'eines metàl·liques, s'ha promogut el desenvolupament de la tecnologia de rectificat. Tanmateix, el disseny de maquinària de mòlta famosa encara és una cosa moderna, fins i tot a principis del segle XIX, la gent encara utilitzava pedres de mòlta naturals rotatives per fer-les entrar en contacte amb l'objecte processat per a la mòlta.
1. Primera rectificadora (1864) L'any 1864, els Estats Units van produir la primera rectificadora del món, que era un dispositiu que instal·lava moles al carro corredissa d'un torn i l'equipava amb transmissió automàtica. Després de 12 anys, Brown dels Estats Units va inventar una rectificadora universal que s'apropava a les màquines de rectificat modernes.
2. La primera perforadora (Whitworth, 1862). Cap a l'any 1850, German Mattignoni va ser el primer a fer broques Twists de massa fregida per a la perforació de metalls; A l'Exposició Internacional celebrada a Londres, Anglaterra l'any 1862, l'home britànic Whitworth va exposar una màquina de perforació amb un marc d'armari de ferro colat accionat per energia, que es va convertir en el prototip de les màquines de perforació modernes.
En el futur, sorgiran diverses màquines de perforació una darrere l'altra, incloses les màquines de perforació de braços basculants, les màquines de perforació equipades amb mecanismes d'alimentació automàtica i les màquines de perforació de diversos eixos que poden perforar diversos forats alhora. A causa de les millores en els materials d'eines i broques, així com l'ús de motors elèctrics, finalment s'han fabricat màquines de perforació a gran escala d'alt rendiment.