Токарный станок Феодора Самосского
Токарный станок предназначен для создания цилиндрических, конусообразных, круглых, овальных изделий (т. н. форм тел вращения) из разных материалов (дерева, кости, камня, металла). Идея токарного станка в том, что заготовка вращается вокруг своей оси, а поднесённый к ней резец слой за слоем, по кругу снимает с неё лишний материал, придавая ей нужную форму. Одно из чудес древней техники — токарный станок древнегреческого мастера Феодора Самосского.
Древнейший станок
Прообразом станка — машины для обработки материала — была лучковая дрель, преобразующая поступательное (линейное) движение руки с луком во вращательное движение сверла. Лук в лучковой дрели выполнял роль привода.
В древнейшем из всех станков — в сверлильном станке каменного века — уже появились и другие характерные узлы станка: бабки — врытые в землю столбы, станина — сама земля и неподвижная горизонтальная перекладина, в которой с помощью лучкового привода вращался шпиндель со сверлом.
Первые токарные
Сверление подсказало идею обработки изделий, основанную на вращении, — и так появился токарный станок. Египтяне использовали токарные станки уже в V тыс. до н. э. На прочной и удобной станине крепились бабки с центрами (держателями заготовки). Шпинделя не было, заготовку вращал лучковый привод. Мастер обрабатывал заготовку резцом, держа его в руке. На станке работали 2 человека — один отвечал за движение привода (лука), а другой действовал резцом.
Древние токари пользовались и станком с лучковоножным приводом. К двум деревьям, служившим бабками, крепили центры, держащие заготовку. Заготовку вращали верёвкой. Верхний конец верёвки привязывали к ветке, середина верёвки оборачивалась вокруг заготовки, а нижний конец заканчивался петлей. Вставив ногу в петлю, мастер вращал заготовку. Прикреплённая к стволам доска служила подставкой для резца в руке мастера.
Привод — энергосиловое устройство, приводящее в движение механизм. Привод состоит из источника энергии, передаточного механизма и аппарата управления.
Станина — основная неподвижная часть станка, на которой размещаются остальные его узлы.
Бабка — узел станка для точного поддержания и перемещения заготовки относительно режущего инструмента.
Шпиндель — вращающийся вал токарного станка, снабжённый устройством для закрепления обрабатываемого изделия (заготовки).
Чудо-станок
О токарном станке древнегреческого мастера Феодора Самосского известно крайне мало. Обобщив описания древних историков, проанализировав технические достижения того времени, исследователи представили, как мог быть устроен токарный станок Феодора.
Считается, что Феодор заменил лучковый привод ножным. Токарь ногой давил на педаль, которая дёргала верёвку, привязанную к ручке маховика. Маховик раскручивался, набирая скорость, и передавал вращательное движение укреплённому на бабке шпинделю. Шпиндель был снабжён центром для крепления детали. Если деталь была длинной, её поддерживал также центр на другой бабке. Бабки крепились к станине - деревянной конструкции, удерживавшей все детали станка. Мастер, чтобы не держать резец на весу, упирал его в специальную перекладину между бабками.
Легенда о Феодоре
В VI в. до н. э. жил на греческом острове Самос изобретатель, архитектор, скульптор, кузнец и ювелир Феодор. О нём и его творениях спустя 100 лет рассказали знаменитые историки древности Геродот и Павсаний. Они приписывали Феодору изобретение плотницкого угольника и способа отливки полых изделий, утверждали, что он построил храм Геры на Самосе. Павсаний записал легенду об изобретении Феодором Самосским замка с ключом.
Ограбили однажды сокровищницу царя Самоса Поликрата. Царь призвал к себе Феодора и велел ему сделать такие прочные и хитрые замки, чтоб ни один вор не смог их вскрыть. Феодор начертил схему замка. Но как его сделать? Для задуманного замка нужны были цилиндрические детали, мелкие да точные. И сделать их надо из прочного металла. На лучковом станке Феодору не удалось обточить металл — скорости вращения не хватало для работы со столь твёрдым материалом. И тогда Феодор придумал токарный станок, на котором и выполнил царский заказ.
Развитие идеи
После смерти Феодора его станок превратился в легенду, потому что делать такие станки было слишком сложной технологической задачей для того времени. И токари веками трудились на примитивных лучковых станках. Устройство станков было различным, но все они имели одну особенность — заготовка вращалась, а резец держал мастер. Лишь в XVIII в. был изобретён суппорт — держатель резца, совершивший переворот в токарном деле.
В России станок с суппортом сконструировал А. К. Нартов, механик Петра I. Суппорт с резцом двигался только в двух направлениях: параллельно шпинделю с заготовкой (перемещаясь по длине заготовки) и перпендикулярно к ним (приближаясь и удаляясь от заготовки).
Суппорт точно направлял резец, чтобы он не мог дёрнуться в руке мастера, что резко повысило точность изготовления токарных изделий. Нартов придумал и токарно — копировальный станок: изделие — образец он поместил на одной оси (центре) с заготовкой, а суппорт с резцом связал с суппортом, держащим копировальный «палец». «Палец» прижимался к образцу и ходил вдоль его контуров, в узком месте подаваясь вперёд, в широком — назад. А резец, повторяя движение «пальца», вытачивал из заготовки копию образца. Так стали изготавливать изделия по стандартной форме.