Начало
О компании
Новости
Рулетки
Спецодежда
Журнал
Музей
Сотрудничество
Вакансии
Сервис
Контакты
N24 январь/февраль 2004 Архив О журнале Архив Как подписатся
Заголовок
   

Винт и гайка, что может быть проще?

Любовь Кириллова,
директор «Санкт-Петербургского Музея Инструмента»


Появление прибора для добычи огня трением, пожалуй, можно рассматривать как создание первой машины. Когда был изготовлен первый винт, сказать трудно. Наблюдательный человек мог заметить прообразы винта, широко встречающиеся в природе. Хмель, плющ, дикий виноград обвивают свои опоры винтообразно. После того, как люди научились обрабатывать металлы, в употребление вошли скрепительные болты. Но для того, чтобы черновой болт превратить в винт, необходимо было еще нарезать резьбу. Еще в начале средних веков мастера старались не применять винты, используя заклепки. И только когда появилась необходимость в разъемных соединениях, винты получили по-настоящему широкое распространение. Материалом для древнейших винтов служило дерево, а гайка заменялась полым телом, внутри которого крепились штифты.

Первый аппарат для изготовления винтов был создан Леонардо да Винчи (1452-1519). Рукоятка вращалась при помощи передач, два крайних стержня с уже готовой резьбой попадали под резак, наносивший однородную резьбу на середину среднего стержня. Под скамьей находились приводы разных размеров, которые могли быть заменены в зависимости от желаемой высоты скамьи.

В то время техника нарезки резьбы в Италии, несмотря на ее растущее применение, была весьма груба и элементарна. Разметка наружной резьбы производилась обычно при помощи навертывания на металлический стержень бумажной ленты, а само изготовление нарезки шло вручную, напильником. Нарезка внутренней резьбы производилась не менее грубым способом.

Вместо медленной и неточной разметки художник предложил быстрый и точный способ при помощи циркуля и математического (хотя и элементарного) расчета. При этом Леонардо впервые в мировой технике установил стандартное соотношение между отдельными элементами винта, принимая шаг нарезки равным четверти наименьшего его диаметра. Он предложил заменить ручное выпиливание резьбы изготовлением ее на токарном станке. Но применявшийся в то время токарный станок не годился для такой работы. Унаследованный от древности и продержавшийся в течение всего средневековья так называемый «лучковый» токарный станок не давал постоянного вращения в одну сторону. Для нарезки же резьбы нужно именно такое вращение.

Технологии, которые использовались несколько веков, он предложил заменить своими изобретениями - станками с постоянным вращением двух типов. Один, предназначенный для мелких работ, вращался при помощи педали, соединенной элементарным кривошипом с коленчатым валом, на который насажен для получения равномерного вращения маховик. Второй, предназначенный для крупных работ, вращался при помощи отдельно стоящего большого шкива, приводимого в движение вручную рабочим и соединенного гибким приводом со шкивом станка, на котором работает токарь.

Но и такой способ производства нарезки казался Леонардо слишком сложным, непригодным для массового изготовления этой все более нужной детали. Он пришел к мысли, что таким способом следует изготовлять только винты-эталоны, винты-образцы, которые затем можно будет в больших количествах быстро и точно копировать. Первые из конструкций были весьма просты и элементарны. Винт-образец прямолинейно соединялся с подлежащим обработке стержнем. По резьбе винта-образца двигался направляющий штифтик, вставленный в рамку, жестко соединенную с другой рамкой, держащей резец, каковой в точности повторял на подлежащем обработке стержне ту же нарезку. Из краткой записи Леонардо нельзя понять, как производилось вращение всей рамки, требующее все же значительных усилий. Но и в таком элементарном виде приспособление Леонардо резко отличалось от всего применявшегося до него и содержало в себе, в зародышевой форме, техническую идею, лежащую в основе современного токарного станка с его ходовым винтом.

Древнейшая машина - добывание огня трением.<br>По Тейлору «Древняя история человечества».

Леонардо пошел дальше, он развил скромное ручное приспособление в сложный станок, действующий от механического привода. Винт-образец, как в современном станке, уже не лежит на одной оси с обрабатываемым стержнем, а, раздваиваясь, ложится по обе стороны последнего. Вращение обрабатываемого стержня передается ходовым винтом при помощи пары шестерен, смена которых дает разные соотношения скоростей вращения. По ходовым же винтам идет суппорт (supporto - поддерживаю (лат.)), дающий, таким образом, на обрабатываемом стержне нарезку разного шага, в зависимости от набора шестерен.

Стандартизация размеров резьбы, математический способ ее разметки, токарный станок с коленчатым валом и токарный станок со сменными шестернями - лишь малая часть совершеннейших творений великого технического гения Леонардо. Проекты Леонардо были слишком смелы, слишком отличались от всего окружающего; их считали скорее плодом забав придворного художника, чем серьезными практическими предложениями. И, тем не менее, автоматическим движением суппорта и получением разных нарезок при помощи смены шестерен резьбонарезной станок Леонардо предвосхитил осуществленное тремя веками позже изобретение токарного станка со сменными шестернями, положившее основу для производства машин машинами. Изобретению Леонардо суждено было остаться на бумаге, в то время как изобретение Нартова и Модслея (начало и конец XVIII века) широко вошло в техническую практику.

Для того чтобы создать производство машин при помощи машин, необходимо было превратить резец на металлообрабатывающих станках из ручного орудия в орудие механическое. Эта задача была решена введением суппорта - автоматически действовавшего держателя для металлообрабатывающих резцов. Токарный станок с суппортом, построенный англичанином Генри Модслеем в 1797 году хранится в Научном музее в Лондоне. Русские станки с суппортом были построены еще за 75 лет до Модслея! В Париже в Национальном хранилище искусств и ремесел стоит русский токарно-копировальный станок, на котором Андрей Нартов демонстрировал свое искусство президенту Парижской академии наук Биньену. В Эрмитаже находится целая группа металлообрабатывающих станков, созданных Нартовым в первой четверти XVIII века.

Создание суппорта явилось тем достижением технической мысли, которое позволило перейти от ремесла и мануфактуры к крупной машинной промышленности.

До середины XIX века в большинстве стран Европы изготовление винтов было тяжелым и сложным процессом. Результат такой работы оставлял желать лучшего. Происходило это следующим образом: «на стержень равномерно по винтовой линии наматывали квадратное железо и спаивали его со стержнем. Затем навивали такое же железо в промежуток между нарезками, заставляя его не так плотно прилегать к стержню, насаживали на него муфту, вывинчивали винт, спаивали эту вторую спираль с муфтой и получали гайку». («Промышленность и техника»- энциклопедия промышленных знаний; Том VI, «Технология металлов»; Типография Товарищества «Просвещение», С.-Петербург, 1903 г.)

Токарный станок, изобретенный уже в древнейшие времена, позволил совершенно правильно изготавливать винты с помощью гребенки.

Последняя имеет несколько острых зубьев соответствующих желаемой для винта нарезке; гребенка слегка, вручную, прижимается к вращающемуся стержню, и мало-помалу подвигается к нему. В начале ХХ века гребенку часто изготавливали с помощью метчика. По такому же способу нарезались винты из рога и дерева. Но гребенка режет медленно, поэтому для нарезки деревянной резьбы часто применялся треугольный резец.

Металлические винты изготавливались более совершенными с технической точки зрения методами. Кроме уже упомянутых способов прибегали к нарезке, фрезеровке, ковке и прокатке. Существовал еще способ отливки, который естественно предполагает существование формы/модели и поэтому не заслуживает отдельного рассмотрения.

Для нарезки винтов применяли два способа: нарезка на клупп и на токарном станке. Машины использовались для их массового производства. Первый клупп представлял собой гайку закаленной твердой стали, снабженную зубьями. Для ее изготовления требовался метчик, который в простейшем случае нарезался вручную напильником, либо нарезался клуппом, либо на токарной станке.

Простейший инструмент для нарезания винтовой резьбы - винтовальная доска, представляющая собой набор стальных режущих гаек на разные размеры винтов. Такой инструмент быстро изнашивался, но винты получались одинаковые - в то время это было серьезным преимуществом резьбонарезного инструмента, но нарезать резьбу можно было только на небольшую глубину, т.к. заканчивать ее нужно было с одного прохода.

Во всех случаях, когда по винту нужно было пройти несколько раз, применялся модернизированный клупп - нарезная доска с переменными и передвижными плашками. В небольших клуппах устанавливали одновременно целый комплект плашек различной величины. Плашки устанавливались в особой раме и зажимались винтом, либо между губами рычажных ножниц, стягиваемых хомутиком. В середине XIX века широко использовались плашки примитивного вида - они больше давили, чем резали. На это обратили внимание и стали уменьшать угол охвата режущей части плашки, и стружка стала свободно уходить. Большие клуппы отличались как по способу зажима плашек, так и по самому методу нарезки винтов.

Увидеть сложное в простом - непросто, обнаружить простое в сложном - намного сложнее. Винт и гайка, ну что же может быть проще?


В статье были использованы материалы из книги М.А. Гуковского «Леонардо да Винчи» М., 1967 -180 с.


   
Полное и частичное воспроизведение материалов допускается с письменного разрешения редакции.
  Первая страница > Журнал > Архив   наверх
  Rambler's Top100     Яндекс цитирования    
 
 Проммашинструмент, 2000 
Design by ITC, 2000