Первый токарный станок с механизированным суппортом. Современный токарный станок — путь от идеи к реализации

История относит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э. Станок представлял собой два соосно установленных центра, между которыми зажималась заготовка из дерева, кости или рога. Раб или подмастерье вращал заготовку (один или несколько оборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовке требуемую форму. Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону. В XIV - XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа - упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один - два оборота, а жердь - согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку и заготовка делала те же обороты в другую сторону. Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения. В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог быть укреплен в любом месте между центрами.

На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, - вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металла оказывалась малоэффективной. необходимо было заменить руку рабочего специальным механизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем. Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке. В середине XVI Жак Бессон (умер в 1569 г.) - изобрел токарный станок для нарезки цилиндрических и конических винтов. В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петра Первого, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, вернемся к эволюции токарного станка. В XVII в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше держал в руке токарь. В начале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А. К. Нартова в 1712 г.

К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно. А Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. сам усовершенствовал схему. Копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено качание системы "копир-заготовка". Поэтому работы над созданием суппорта продолжались. Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модсли, но А. К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи. Вообще нарезка винтов долго оставалась сложной технической задачей, поскольку требовала высокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, как упростить эту операцию. Еще в 1701 году в труде Ш. Плюме описывался способ нарезки винтов с помощью примитивного суппорта. Для этого к заготовке припаивали отрезок винта в качестве хвостовика. Шаг напаиваемого винта должен был быть равен шагу того винта, который нужно было нарезать на заготовке. Затем заготовку устанавливали в простейших разъемных деревянных бабках; передняя бабка поддерживала тело заготовки, а в заднюю вставлялся припаянный винт. При вращении винта деревянное гнездо задней бабки сминалось по форме винта и служило гайкой, вследствие чего вся заготовка перемещалась в сторону передней бабки. Подача на оборот была такова, что позволяла неподвижному резцу резать винт с требуемым шагом. Подобного же рода приспособление было на токарно-винторезном станке 1785 года, который был непосредственным предшественником станка Модсли. Здесь нарезка резьбы, служившая образцом для изготавливаемого винта, наносилась непосредственно на шпиндель, удерживавший заготовку и приводивший ее во вращение. (Шпинделем называют вращающийся вал токарного станка с устройством для зажима обрабатываемой детали.) Это давало возможность делать нарезку на винтах машинным способом: рабочий приводил во вращение заготовку, которая за счет резьбы шпинделя, точно так же как и в приспособлении Плюме, начинала поступательно перемещаться относительно неподвижного резца, который рабочий держал на палке. Таким образом ни изделии получалась резьба, точно соответствующая резьбе шпинделя. Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно от силы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент. В этом заключалось большое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8-10 мм, что позволяло нарезать только очень короткие винты.

Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях. В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный. Он был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях. В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовки в патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков. Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние между центрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станке Вокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины. В 1778 г. англичанин Д. Рамедон разработал два типа станков для нарезания резьб. В одном станке вдоль вращаемой заготовки по параллельным направляющим передвигался алмазный режущий инструмент, скорость перемещения которого задавалась вращением эталонного винта. Сменные шестерни позволяли получать резьбы с разным шагом. Второй станок давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на детали большей длины, чем длина эталона. Резец продвигался вдоль заготовки с помощью струны, накручивавшейся на центральную шпонку. В 1795 г. французский механик Сено изготовил специализированный токарный станок для нарезки винтов. Конструктор предусмотрел сменные шестерни, большой ходовой винт, простой механизированный суппорт. Станок был лишен каких-либо украшений, которыми любили украшать свои изделия мастера прежде.

Накопленный опыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка. В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. При этом существенно то, что Модсли понял необходимость унификации некоторых видов деталей и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Он начал выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб. Токарный станок Робертса Одним из учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс. Он улучшил токарный станок тем, что расположил ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор, ручки управления вынес на переднюю панель станка, что сделало более удобным управление станком. Этот станок работал до 1909 г. Другой бывший сотрудник Модсли - Д. Клемент создал лоботокарный станок для обработки деталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения детали и постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центру скорость резания будет падать, и создал систему увеличения скорости. В 1835 г. Д. Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования.

Следующий этап - автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам. В США развитие техники обработки металлов началось позднее, чем в Европе. Американские станки первой половины XIХ в. значительно уступали станкам Модсли. Во второй половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки. Во второй половине XIХ в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки - блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики - автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д. Однако основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка, а создание его модификации - револьверного станка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов. В деревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан. Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873 г. Хр. Спенсер.

В середине XVIII столетия человеческая цивилизация вплотную приблизилась к одному из наиболее значимых этапов своего развития - периоду, который историки впоследствии назовут промышленной революцией, или Великим индустриальным переворотом. К этому времени в наиболее развитых странах мира, список которых тогда возглавляла подпитываемая многочисленными колониями Англия, начался активный процесс перехода от преимущественно аграрного устройства экономики к индустриальному. Зарождающийся промышленный капитализм обусловил потребность в повышении производительности труда, а также улучшении качества и снижении себестоимости продуктов производства.

Данным преобразованиям способствовало множество факторов: развитие торговли и формирование рынка наемного труда, становление банков и системы кредитования, эволюция права и расцвет точных наук, рост количества изобретений и технических новаций. Примитивный ручной труд и деревянные орудия труда уже не могли обеспечить потребности общества. Фабрики и мануфактуры остро нуждались в механизмах и машинах, изготовленных из металла. Именно быстро прогрессирующая металлообработка сыграла особую роль в успехе промышленной революции XVIII - XIX столетий.

Металлообработка, как основа фабричног о производства машин и механизмов

До начала индустриального переворота технологии обработки металлов путем резания, сверления и шлифовки совершенствовались крайне медленно, и эта работа носила разрозненный характер. В мануфактурный период потребность в новых инструментах подвигла владельцев фабрик к созданию вспомогательных мастерских, оборудованных элементарными сверлильными, точильными и шлифовальными станками. Часть из них приводилась в действие мускульной силой, другие - энергией воды. Но общим для всех этих приспособлений была минимальная степень механизации процесса обработки, что обуславливало низкое качество изделий.

В начале XVIII века изготовление деталей на станке выполнялось рабочим, который был вынужден удерживать обрабатывающий инструмент в руке. К сожалению, мировая техническая общественность тогда не узнала об изобретении талантливого русского механика А.К.Нартова - суппорте резцедержателе, которым он еще в 1717 году оснастил построенный им же токарный копировальный станок. В России тех лет данная разработка, как и многие другие изобретения этого талантливого «начальника» придворной токарни и воспитанника царя реформатора Петра I, была не востребована, и на время забыта.

Только ближе к концу столетия конструкция Нартова была изучена и стала отправной точкой для создания управляемого механического суппорта английским механиком и изобретателем Генри Модсли. После этого события устройство почти всех основных видов станков, применявшихся в мануфактурах и на фабриках, подверглось основательной модернизации. До этого токарные работы выполнялись при помощи примитивных держателей резца, что не позволяло обеспечить необходимую точность обработки. С появлением управляемого суппорта данная проблема была окончательно устранена.

«Социальный» заказ и потребность фабрик в новых, воплощенных в металле средствах производства, всячески стимулировали развитие способов металлообработки. Эта востребованность стала реальным катализатором процессов индустриализации, и привела к созданию новой отрасли промышленного производства - машиностроения. Однако, для того чтобы в полной мере удовлетворить технические запросы быстро развивавшегося общества, машиностроению предстояло совершить качественный технологический прорыв.

Важнейшие разработки и изобретения эры индустриального переворота

1.Токарный станок

В Англии революционные преобразования экономики начались с бурного прогресса в текстильной промышленности. Обеспечить эту отрасль новыми, более производительными машинами удалось благодаря не менее быстро развивавшимся технологиям и совершенствованию методов металлообработки. Спрос обеспечил быструю эволюцию средств производства, и, в первую очередь, одного из основных на то время технических средств обработки металлов резанием - токарного станка. На протяжении XVIII - XIX столетий конструкция токарного станка претерпела множественные усовершенствования, среди которых следует особо отметить следующие:

● 1712 г. Изобретение российским механиком Андреем Константиновичем Нартовым самоходного суппорта, обеспечившего возможность фиксированного крепления резца и его точного линейного перемещения вдоль обрабатываемой детали.

●1718 - 1729 г.г. Совершенствование А.К.Нартовым устройства токарного станка - копира, в котором траектория хода привода суппорта и передвижение копировального пальца управлялись различными участками ходового винта с отличающимися параметрами нарезки.

● 1751 г. Первый в мире полностью металлический токарный станок универсального типа от француза Жака де Вокансона. Его отличала тяжелая станина, мощные, изготовленные из металла центры, и V-образные направляющие.

● 1778 г. Новые типы винторезных станков авторства английского механика Д. Рамедона. Для изготовления резьбы с тем или иным шагом, в одном из них применялись сменные шестерни, в другом за движение резца отвечала специальная струна, которая наматывалась на вал определенного диаметра.

● 1795 г. Усовершенствованный французским механиком Сено функционал винторезного станка. Помимо уже применявшихся в станках Рамедона сменных шестерен и большого ходового винта, очевидным отличием данной разработки стал оригинальный конструктив механизированного суппорта.

● 1798 - 1800 г.г. Совершенная модель универсального токарного станка, построенная английским инженером Генри Модсли и его учениками. Данная конструкция стала прообразом токарно-винторезных станков будущего, и во многом определила направление развития данного вида
металлообрабатывающего оборудования на сто, и более лет вперед. Кроме того, Г. Модсли первым начал процесс стандартизации резьбовых соединений.

● 1815 - 1826 г.г. Работы учеников и последователей Генри Модсли - Р.Робертса и Д.Клемента. Первому из них удалось улучшить станки за счет оптимального расположения ходового винта, создать элементарный вариатор в виде зубчатого перебора и сделать более удобным управление, вынеся все переключающие органы ближе к рабочему месту токаря. Д.Робертсу историки станкостроения приписывают создание лоботокарного станка, позволившего обрабатывать детали крупных диаметров.

● 1835 г. Важнейшая доработка механизма подачи токарных станков британским инженером-механиком и изобретателем Джозефом Витуортом - еще одним учеником Г.Модсли. Он разработал механизм поперечной передачи и связал его с продольным приводным механизмом.

● 1845 г. Автоматизированный револьверный станок американского инженера С.Фитча, предложившего прототип револьверной головки с восемью закрепленными в ней сменными резцами. Быстрая смена режущих инструментов снизила до минимума потери времени на их переустановку, и резко повысила производительность труда при обработке серийных изделий.

● 1873 г. Создание прообраза металлорежущего токарного станка автомата американским инженером и предпринимателем Х.Спенсером, который усовершенствовал конструкцию разработанных его предшественниками револьверных станков. Важной новацией авторства Х.Спенсера стала модернизированная система управления с использованием кулачкового механизма и распределительного вала.

● 1880 - 1895 г.г. Начало мелкосерийного выпуска токарных систем фирмы «Кливленд» и металлорежущего оборудования других производителей, построенного по принципу многошпиндельного станка автомата. Достигнутое таким образом расширение функциональных возможностей позволило реализовать давнишнюю мечту разработчиков промышленного металлорежущего оборудования - за счет совмещения различных операций многократно повысить производительность и экономическую эффективность работы станочного парка.

2.Фрезерный станок

Обтачивая вращающуюся деталь, невозможно выполнить обработку продольных и наклонных плоских поверхностей, а также устройство всевозможных пазов, канавок, подсечек, сплошных «карманов» и окон. Закрепив неподвижно деталь, и сделав подвижным вращающийся режущий инструмент, человечество открыло для себя фрезерные работы еще в XVII веке, когда китайские мастера изготовили достаточно примитивный станок, тем не менее, позволивший обработать крупную плоскую деталь для астрономического прибора.

Однако обеспечить точную работу механизма подачи вращающейся фрезы, достаточную для выполнения мелких работ по металлу, оказалось значительно сложнее, чем управлять суппортом с неподвижно закрепленным резцом в токарном станке. Разнообразные конструкции для фрезерования плоских поверхностей, разработанные в XVII веке, годились только для обработки изделий из дерева или кости. Многочисленные попытки создать станок для фрезерования металлических деталей успехом в то время не увенчались.

В полной мере решить эту задачу смог американский промышленник и инженер Илай Уитни, который в 1818 году построил полноценный фрезерный станок с механизированным суппортом, длительное время применявшийся на принадлежавшем ему оружейном заводе. Несмотря на наличие деревянной станины, деревянного двухступенчатого шкива и кустарный внешний вид, фрезерный станок конструкции Илая Уитни успешно справился со всеми возложенными на него функциями, и работал практически без поломок.

Заслуживают нашего внимания конструкции специализированных фрезерных станков, разработанных российскими механиками для оружейного завода в Туле. Уже к 1826 году там были сданы в эксплуатацию два станка для подрезки казенных концов ружейных стволов. Закрепленный в специальном подвижном приспособлении, ствол подавался в рабочую зону торцовой фрезы, Конструктивно и по внешнему виду изготовленные тульскими мастерами станки были совершеннее изделий Илая Уитни, и обеспечивали более высокое качество обработки поверхности деталей.

В первой половине XVIII века технический прогресс в области совершенствования конструкций и функциональных возможностей фрезерных станков был связан с потребностями оружейников. Очередной и более совершенный, чем разработки предшественников, прототип фрезерного станка в 1835 году был изготовлен механиками американской оружейной компании «Гай, Сильвестр и Ко». Отличительной особенностью данной конструкции стала уникальная система перемещения фрезы в вертикальной плоскости, которая впоследствии была преобразована в более надежный механизм подъема стола.

В середине XVIIIвека возможности фрезерных станков наконец-то были востребованы «мирными» предприятиями, которые уже вовсю работали на нужды индустриальной революции, и вынуждены были обрабатывать плоские поверхности шлифованием. Первой разработкой гражданского назначения стал станок английской компании «Нэсмит и Гейскелл», который выполнял фрезерование плоских граней гаек. Несмотря на узкую специализацию, это устройство, по сути, являлось универсальным горизонтально-фрезерным станком, и вполне могло применяться на множестве других операций.

Еще более совершенную конструкцию фрезерного станка в 1855 году разработала и воплотила в металле американская компания «Линкольн» (Phoenix Iron Works Джорджа Линкольна). Рабочий стол этого изделия, как и у предшественников, приводился в движение ременной передачей и червячным механизмом, но для продольного перемещения стола здесь был применен ходовой винт с маховиком. Установка фрезы в вертикальной плоскости выполнялась в данной конструкции перемещение подшипников оправки, что также стало определенной технической новацией, обеспечившей удобство и повысившей точность работы. Схема станка стала классической и была заимствована многими производителями фрезерного оборудования.

История создания этого популярного станка и его широкого распространения тесно связана с именами людей, которые впоследствии основали всемирно известную и в наши дни компанию. Фрэнсис Пратт, создатель «Линкольна», работал начальником производства в Phoenix Iron Works вместе с Эмосом Уитни (родственником родоначальника фрезерного оборудования Илая Уитни). Оба были талантливыми механиками и изобретателями и в 1860 году основали Pratt & Whitney Company , специализирующуюся на выпуске металлообрабатывающего оборудования. В годы Гражданской войны в США компания существенно разрослась и станки под этой маркой стали продаваться по всему миру. В настоящее время Pratt & Whitney - крупнейший поставщик газотурбинных двигателей и генераторных установок.

3.Паровой двигатель Уатта - востребованный привод станочного оборудования

Приводимые в действие силой ветра или падающей воды токарные, сверлильные и фрезерные станки не могли в полной мере обеспечить необходимые параметры вращения заготовок или инструментов, что существенно сказывалось на качестве обработки металлов. Чтобы организовать фабричный выпуск новых машин и других средств производства, требовался мощный движитель, который смог бы с необходимой скоростью и силой приводить в действие механизмы станочного оборудования. Таким двигателем стала созданная шотландским инженером, механиком и изобретателем Джеймсом Уаттом универсальная паровая машина.

Оригинальную конструкцию «парового насоса» в 1698 году разработал и изготовил Томас Сэвери, который в том же году запатентовал свое изобретение и применил его для откачивания шахтных вод. По причине низкой производительности и большого расхода топлива использовать этот двигатель в качестве привода агрегатов станочного оборудования было невозможно. Данную конструкцию, начиная с 1705 года, пытался улучшить другой англичанин - Томас Ньюкомен. Он довел построенный на ее основе водоподъемный насос до мелкосерийного производства, однако из-за недостаточной мощности для применения в промышленности этот двигатель также не подходил.

Свой вариант парового двигателя научный консультант университета в Глазго Джеймс Уатт разработал в 1764 году. Но только спустя 12 лет, когда его партнером стал состоятельный промышленник Мэтью Болтон, изобретателю удалось организовать производство и коммерческую продажу изготовленных паровых машин. Именно Уатт сумел преобразовать поступательное движение поршней своих машин во вращение нагрузочного выходного вала. Начальная конструкция потом многократно дорабатывалась и становилась все более мощной и экономичной. Но главное было сделано - в конце XVIII века металлорежущие станки получили такой необходимый, и не зависящий от природных явлений, автономный привод.

Дальнейшее развитие металлообрабатывающих станков

Индустриальная революция обусловила необходимость в разработке и выпуске машин практически для всех отраслей промышленного производства. От уровня развития средств металлообработки зависело состояние экономики, поэтому техническая база станкостроения непрерывно совершенствовалась. Конструкция механического суппорта, первично разработанная для крепления и управляемого перемещения резцов токарного станка, была с успехом применена в других видах станочного оборудования.

Для создания новых металлообрабатывающих устройств применялся не только механический суппорт, но и другие конструктивные узлы токарного станка - система зубчатой передачи, механизм подачи, зажимные устройства и элементы кинематики. Многочисленные американские машиностроительные заводы, которые к середине XIX века в техническом развитии обогнали родоначальников станкостроения - англичан, массово выпускали шлифовальные, расточные, токарно-револьверные, универсально-фрезерные и карусельные станки, ставшие со временем основой промышленного расцвета и мощи США.

В 60-е годы XIX века машиностроение начало стремительно развиваться в Германии и России. В нашей стране одним из пионеров станкостроения стал Тульский оружейный завод, который для собственных нужд начал выпуск токарных, фрезерных, сверлильных, резьбонарезных, шлифовальных, протяжных и шлифовальных станков. Успешно начали работу машиностроительные предприятия,
построенные в Москве, Ижевске, Сестрорецке, Воронеже и Санкт-Петербурге. Первым специализированным предприятием станкостроения стал московский завод братьев Бромлей, позднее переименованный в «Красный Пролетарий».

Российские заводы быстро освоили производство всего необходимого ассортимента станочного оборудования, включая оригинальные собственные разработки продольно-строгальных и колесотокарных станков. Несмотря на эти очевидные успехи, общий уровень российского станкостроения тех лет существенно отставал от количественных и качественных показателей машиностроительных отраслей Англии, США и Германии, поэтому основная масса станочного оборудования для заводов и фабрик России приобреталась их владельцами за рубежом. Типовым оснащением металлообрабатывающих предприятий того времени были станки шести видов:

● Токарные , на которых обтачивали наружные и внутренние поверхности тел вращения, выполнялась обработка гладких и ступенчатых валов, изделий в форме шара или конуса, растачивались цилиндрические детали и нарезалась резьба.

● Фрезерные станки , позволявшие обрабатывать внешние и внутренние поверхности заготовок деталей сложной формы, к которым предъявлялись повышенные требования по точности и качеству.

● Строгальные станки горизонтального и вертикального типа, предназначенные для обработки заготовок и изделий с плоскими поверхностями.

● Сверлильные станки , при помощи которых высверливались, растачивались и обрабатывались отверстия, а также могли нарезаться резьбы.

● Шлифовальные машины, на которых производилась чистовая обработка изделий специальным абразивным инструментом и материалами.

● Станки специального назначения , разработанные и изготовленные для выполнения ограниченного количества или одной конкретной операции технологического процесса.

В конце XIX века металлообрабатывающее оборудование всех основных групп дифференцировалось, и выпускалось в виде универсальных станков, либо машин специального назначения. Действительно, зачем тратиться на сложный и дорогой станок, если он будет использоваться для выполнения всего нескольких однотипных операций. К примеру, так появилось специальное расточное оборудование, применявшееся для изготовления стволов орудий и обработки любых других изделий цилиндрической формы и большой длины.

При попытке приспособить токарный станок к работе с заготовками малой длины и значительных диаметров была разработана конструкция лоботокарного станка. Подобным образом, под конкретную задачу, появились токарно-карусельные станки для обработки заготовок большого веса и размера, с которыми не могло работать оборудование стандартного исполнения. Для обработки крупногабаритных изделий были разработаны конструкции радиально-сверлильных и продольно-строгальных станков с длинными подвижными столами.

Наивысшим достижением станкостроительной отрасли конца XIX века стали станки токарно-револьверного типа, оборудованные головками для одномоментной установки до 16 инструментов, а также карусельно-фрезерное оборудование, позволявшее вести обработку сразу нескольких изделий крупного веса и размеров. Не менее востребованными стали все специализированные машины, предназначенные для нарезки зубьев и обработки зубчатых колес - станки зубофрезерного, зубодолбежного и зубострогального типа.

На рубеже XX века конструкторы и инженеры механики считали, что дальнейшее развитие станочного оборудования для металлообработки должно быть связано с автоматизацией, дальнейшим повышением точности и скорости выполнения операций. Огромное значение для будущего отрасли имело изобретение американскими инженерами Уайтом и Тэйлором высоколегированной «быстрорежущей» стали для изготовления резцов и других металлорежущих инструментов. Однако открывшимися в связи с этим изобретением возможностями обработки металлов на повышенных скоростях станкостроители смогли в полной мере воспользоваться уже в XX веке.

Избранные персоны промышленной революции

Основой любых прогрессивных изменений в жизни общества, будь то социальные, экономические или технологические преобразования, являются конкретные личности. Кроме потребностей общества в совершенствовании технического базиса производства, необходимым условием индустриальной революции стала созидательная деятельность множества талантливых людей - станочников, механиков, изобретателей и инженеров конструкторов.

Именно они, дополняя и совершенствуя разработки друг друга, создали в итоге станочный парк, который позволил наладить производство необходимого количества новых и более совершенных средств производства. Для примера перечислим хотя бы нескольких «действующих лиц» индустриальной революции, не забыв и о наших великих соотечественниках, также внесших свой весомый вклад в практику и теорию металлообработки:

● А.К.Нартов - выходец из народа, начавший карьеру токарем дворцовой мастерской Петра I, и закончивший свой земной путь в генеральском чине статского советника. После обучения за границей, молодой заведующий придворной «токарней» Андрей Нартов еще в 1717 году предложил конструкцию механизированного суппорта токарного станка. Впоследствии А.К.Нартов детально разработал механизмы еще 34 станков, но после его смерти рукописи попали в придворную библиотеку, и были найдены потомками только через 200 лет.

● Генри Модсли - английский механик, который увековечил свое имя созданием в 1794 году совершенной конструкции крестового механического самоходного суппорта. Он же в 1798 году при разработке токарно-винторезного станка применил сменный ходовой винт, и впервые предложил стандартизовать все резьбовые детали и соединения. Кроме того, Генри Модсли известен тем, что обучил и воспитал на собственном заводе целую плеяду учеников, каждый из которых продолжил дело учителя и внес собственный вклад в дальнейшее развитие средств металлообработки.

● Джозеф Витуорт . Этот британский инженер и предприниматель вошел в историю не только усовершенствованием конструкции поперечной передачи токарного станка. Впоследствии Д,Витуорт стал промышленником, построил собственный механический завод, а главное - еще в 1841 году предложил принципы унификации деталей машин и стандарты винтовой резьбы, которые носят его имя и применяются поныне. Он же является автором системы калибров, которую разработал и вместе с особо точными измерительными приборами ввел в практику работы своего завода, показав тем самым пример станочникам всего мира.

● И.А.Тиме - российский ученый и инженер механик, впервые изучивший и осветивший в своих трудах процессы, которые происходят при механической обработке металла. Изучая параметры образования стружки при различных скоростях подачи и резания, он смог установить важные закономерности, позволившие ему в 1870 году опубликовать рекомендации по настройке оптимальных режимов работы металлорежущих станков.

● К.А.Зворыкин - выпускник Санкт-Петербургского механического технологического института, впоследствии профессор. Константин Алексеевич Зворыкин продолжил изыскания И.А.Тиме и опубликовал труды, посвященные проблемам оптимального резания металлов, в которых привел уточненную схему усилий, воздействующих на резец. В 1883 году К.А.Зворыкин создал прибор, позволявший определить силу резания, и вывел формулу, по которой можно было рассчитать наиболее эффективные режимы работы станка.

● Фредерик Тэйлор - американский инженер, в течение 26 лет изучавший процессы резания металлов резцами различной формы, под различными углами и на всех возможных скоростных режимах. Он выявил закономерности, влияющие на качество обработки, затраты времени, толщину стружки, параметры охлаждения и стойкости резцов. В результате он практическим путем установил самые выгодные режимы металлообработки, и в 1884 году создал на основе своих исследований специальную счетную линейку рабочего - станочника, по которой можно было определить оптимальный режим резания. Работы Ф.Тейлора имели неоценимое значение для совершенствования способов металлообработки, и с благодарностью были приняты профильными специалистами всего мира.

Российское станкостроение на пороге XX века

Индустриальная революция в России, с ее преимущественно аграрным укладом экономики, запоздала почти на столетие. Однако, начавшись в середине XIX столетия, за достаточно короткий по историческим меркам период в 50 лет промышленная революция подвергла всю производственную и социально-экономическую сферу российского государства необратимой реформации. После отмены крепостного права в стране окончательно утвердился капитализм и присущие ему рыночные отношения, быстро шли процессы накопления капитала и создания промышленных предприятий. Как сто лет назад в Англии, внедрение высокопроизводительных машин началось на фабриках хлопчатобумажной промышленности.

По данным статистики, к началу 1900 года в России начитывалось 1805 предприятий машиностроения и металлообработки, оснащенных 2966 механическими двигателями. Общее количество и видовое разнообразие металлорежущих станков история, к сожалению, не сохранила. В то же время на 185 ткацких фабриках применялось более 150 тысяч механических ткацких станков, многие из которых были изготовлены на отечественных машиностроительных предприятиях. Российское станкостроение, хотя значительно отставало от уровня ведущих стран мира, развивалось поистине семимильными шагами. К концу XIX века по уровню оснащенности промышленных предприятий металлообрабатывающими станками Россия вышла на среднемировые показатели.

Выдающийся русский механик первой половины XVIII века Андрей Константинович Нартов родился в 1693 году в семье «человека простого звания».

С 1709 году пятнадцатилетним подростком Нартов стал работать токарем в Школе математических и навигационных наук (или, как ее чаще называли, Навигацкой школе), основанной Петром I в 1701 году. Под Навигацкую школу в Москве было отведено здание Сухаревой башни. Школа была подчинена Оружейной палате в лице боярина Ф.А. Головина и известного «прибыльщика» дьяка Алексея Курбатова. С 1706 года она перешла в морское ведомство.

Курбатов сообщал в 1703 году, что «ныне многие из всяких чинов и прожиточные люди припознали тоя науки сладость, отдают в те школы детей своих, а ныне и сами недоросли и рейтарские дети (т. е. дети кавалеристов) и молодые из приказов подьячие приходят с охотою немалою».

В 1715 году старшие классы Навигацкой школы были переведены в Петербург и потом преобразованы в Морскую академию. А Навигацкая школа в Москве осталась в качестве приготовительной школы к ней. Навигацкая школа привлекалась к решению таких практических задач, как обучение матросов при строительстве флота в Воронеже, измерение «перспективной дороги» между Москвой и Петербургом и т. д.

Лица, стоявшие во главе Навигацкой школы, и сам Петр считали знание ремесел необходимым для каждого оканчивающего это учебное заведение. При школе был создан ряд мастерских, где учащиеся приобретали соответствующие познания и навыки в ремеслах и где изготовлялись инструменты и различное оборудование для самой школы.

В 1703 году была создана токарная мастерская. Петр I уделял ей особенное внимание, так как сам очень любил токарное дело.

Учителем Нартова в токарном деле был мастер Еган (Иоганн) Блеер. После его смерти (в мае 1712 года) молодой Нартов назначен был руководителем токарной мастерской и хранителем ее оборудования.
Токарное искусство зародилось в глубокой древности. На протяжении средних веков токарный станок подвергался различным конструктивным усовершенствованиям.

В XVII — XVIII веках токарное дело являлось одним из важнейших видов художественного ремесла. Требования, предъявляемые к токарю как мастеру, были многообразны.

Под токарным делом в то время подразумевали все виды обработки на станке дерева, кости, рога, металла и других материалов посредством режущих инструментов, кроме сверления и рассверловки. На токарных станках обтачивали наружную и внутреннюю поверхности изделий, гравировали на дисках и цилиндрах, изготовляли медали и т. п.

Токарные станки приводились обычно в движение самим токарем посредством ручного или ножного привода.
Один из французских специалистов по токарному делу писал, что токарь должен знать слесарное и столярное ремесло, быть хорошим механиком, уметь придумывать и изготовлять разные инструменты для токарного станка.

Полноценный мастер должен был также владеть основами математики. А наряду с этим изготовление медалей и тому подобных изделий требовало подлинно художественных дарований.
Нартов овладевал познаниями и навыками токарного мастера путем прилежной, непрестанной практической работы.

Петр I бывал в Навигацкой школе и ради отдыха и развлечения работал там в токарной мастерской. Он обратил внимание на «остропонятного» юношу, нередко помогавшего ему техническими советами при изготовлении той или иной вещи.

В 1712 году Петр перевел Нартова в Петербург, в свою личную токарную мастерскую, где Нартову предстояло работать с Петром 12 лет.

Личная токарня Петра I помещалась в Летнем дворце рядом с приемным кабинетом и нередко являлась местом важнейших секретных совещании по вопросам внешней и внутренней политики.
Вскоре Нартов получил звание «личного токаря» Петра I. Это было звание особо доверенного лица, одного из «ближних комнатных» лиц. Поскольку за токарным станком Петр регулярно проводил краткие часы досуга (обычно во второй половине дня) и встречался там с приближенными, «личный токарь» должен был не только обучать Петра всем тонкостям ремесла, но и следить за тем, чтобы в токарню никто не заходил без специального разрешения Петра.

За этим порядком следили «ближние комнатные», так называемые «денщики», т. е. дежурные ординарцы (одним из них был позднее В.И. Суворов - отец знаменитого полководца), кабинет-секретарь А.В. Макаров и «личный токарь».

Слуг в Летнем дворце почти не было. Петр не любил лакеев и ограничивался одним единственным камердинером Полубояровым и поваром Фельтеном.

За время работы в Летнем дворце Нартову пришлось близко наблюдать внутренний распорядок жизни Петра I и встречаться с его соратниками - надменным вельможей, «светлейшим» А.Д. Меншиковым; прославленным победителем над шведами фельдмаршалом Б.П. Шереметевым; страшным «князем-кесарем» Ф.Ю. Ромодановским, державшим в своих руках «розыск» по важнейшим государственным преступлениям; канцлером Г.И. Головкиным; адмиралом Ф.М. Апраксиным; дипломатами П.А. Толстым и П.П. Шафировым; генерал-прокурором П.П. Ягужинским; начальником артиллерии, ученым Я.В. Брюсом, которого духовенство ославило «чернокнижником», а также с другими учеными, изобретателями, архитекторами и т. д. Свои впечатления Нартов изложил впоследствии в чрезвычайно интересном произведении, названном им «Достопамятные повествования и речи Петра Великого».

Только Ромодановский и Шереметев имели право входить к Петру в токарню без доклада. Остальные, даже Екатерина и «сердешный друг» Меншиков, обязаны были докладывать о себе.

Царская токарня была не единственной мастерской на территории Летнего сада. Кроме Нартова, при Летнем дворце работали такие специалисты по токарному делу, как механик Зингер, мастер Юрий Курносый (или Курносов), токари Варлам Федоров и Филипп Максимов.

На протяжении 1712-1718 годов Нартов все более совершенствовался в токарном искусстве под руководством более опытных старших товарищей — Юрия Курносого и Зингера. Нартов имел возможность изучать устройство наиболее совершенных по тому времени станков, которыми пополнялись мастерские Летнего дворца.

Петр стал приобретать токарные «махины» еще во время своего первого заграничного путешествия в 1697-1698 годах. Несколько медальерных токарно-копировальных станков для той же токарни было изготовлено в Москве учителем Нартова, Иоганном Блеером в начале XVIII века.

Большой интерес представлял токарно-копировальный станок, построенный в Петербурге в 1712 году и носивший название «махина, которая работает розы». Этот станок давал возможность производить узорную выточку и обработку рельефных изображений на цилиндрических (деревянных или металлических) деталях по копиру.

Много внимания, как обычно в ту эпоху, обращалось на внешнее оформление станка, представлявшего собой массивный дубовый верстак с витыми ножками, резными стойками и другими украшениями.

Нартов принимал все большее участие в постройке токарных и иных «махин». Так, в 1716 году им был изготовлен маленький пресс для тиснения табакерок.

В 1717 году Нартов получил приказ Петра «переделать вновь» три токарных станка.

В позднейшей описи Нартова значится «махина розовая с набором, которая привертывается к столу тремя винтами, сделана мною в 1718 году». Сейчас этот станок находится в петербургском музее «Летний дворец Петра I».

В 1718 году Нартов совместно с Зингером приступил к конструированию нового токарно-копировального станка для точения узоров на цилиндрических поверхностях. Станок этот был закончен в 1729 году.

В июле 1718 году двадцатипятилетний мастер Нартов был отправлен Петром за границу для усовершенствования в математике и прикладной механике и для ознакомления с новейшими достижениями западноевропейской техники.

Первым местом его назначения был Берлин. Нартов должен был доставить прусскому королю Фридриху-Вильгельму I подарки Петра I в числе которых были превосходный токарный станок, а также несколько великорослых солдат (для королевской гвардии). Кроме того, Нартов обязан был учить Фридриха-Вильгельма токарному искусству. Фридрих-Вильгельм, любитель токарного дела, но весьма посредственный мастер, хотел сравниться с Петром в этом искусстве. Полгода жил Нартов в Берлине и Потсдаме, обучая короля. Далее ему было поручено «получить сведения о нововымышленном лучшем парении и гнутии дуба, употребляющегося в корабельное строение» и собрать в Лондоне и Париже модели физических инструментов, а также различных механических и гидравлических устройств у лучших мастеров.

В марте 1719 года Нартов написал из Лондона Петру несколько разочарованное письмо: «…Здесь таких токарных мастеров, которые превзошли российских мастеров, не нашел; и чертежи махинам, которые ваше царское величество приказал здесь сделать, я мастерам казал и оные сделать по ним не могут».

Но хотя в данной области мастерство английских конструкторов не удовлетворило Нартова, в целом поездка в Англию принесла ему большую пользу. Изучив ряд отраслей передовой для того времени английской техники, Нартов заказал в Англии различные приборы и механизмы, а также «механические книги» и для Петра, и лично для себя.

Кстати сказать, он потратил на это средства, выданные ему на пропитание, а потом все остальное время пребывания за границей крайне нуждался.

Переехав в Париж, (осенью 1719 года), Нартов разыскал нужные ему «токарные махины» и организовал изготовление станков этого типа для отправки в Россию. С другой стороны, он также привез во Францию станок своей конструкции (изготовленный в 1717 году), до сих пор хранящийся в одном из парижских музеев.
На память Парижской Академии наук Нартов выточил барельефные портреты «Лудовиков» XIV и XV, а также правителя Франции герцога Орлеанского, с которым Петр незадолго до этого вел дипломатические переговоры. До наших дней эти портреты не дошли. В Париже сохранился лишь один медальон, выточенный на станке Нартова.

Одновременно с демонстрацией своего токарного искусства Нартов настойчиво изучал математику и другие науки под руководством видных французских ученых того времени. Парижская Академия наук взяла Нартова под свое особое покровительство. Нартова «перепоручили» известному математику и механику П. Вариньону, изобретателю Пижону и другим специалистам.

При отъезде Нартова из Парижа (в конце 1720 года) почетный президент Академии наук Ж.-П. Биньон снабдил мастера лестным отзывом, где отмечалась «постоянная его прилежность в учении математическом, великие успехи, которые он учинил в механике, наипаче же в оной части, которая касается до токарного станка, и иные его добрые качества».

О художественных токарных работах Нартова Биньон отзывается так: «Невозможно ничего видеть дивнейшего! Чистота, исправность и субтильность (тонкость) находится в них, а металл не лучше выделан выходит из-под штемпеля, якоже он выходит из токарного станка г. Нартова…».

Петр был очень доволен таким отзывом, велел его перевести на русский язык и не раз показывал молодым дворянам, отправляемым для обучения за границу, приговаривая при этом: «Желаю, чтобы и вы с таким же успехом поступали».

По возвращении из-за границы Нартов был назначен управляющим всеми мастерскими Летнего дворца. Круг творческих интересов механика все более расширялся. Он внимательно следил за новой литературой. В воспоминаниях Нартова упоминаются различные работы, переведенные и изданные (или подготовленные к изданию) по приказу Петра.

Речь идет там прежде всего о книгах по технике и прикладной механике. «Плюмиера любимое искусство мое точить уже переведено (Петр имеет в виду работу французского ученого и конструктора Шарля Плюмье «Токарное искусство») и Штурмова механика (трактат о механике И.-Х. Штурма)»,- с удовлетворением говорил Петр Нартову, который видел также в личной библиотеке Петра «еще другие книги, принадлежащие до устроения шлюзов, мельниц, фабрик и горных заводов». Упоминаются в записках Нартова также книги по военно-инженерному делу.

Книга Ш. Плюмье была переведена на русский язык по распоряжению Петра в 1716 году и хранилась в единственном рукописном экземпляре в его библиотеке.

Что касается упоминаемой у Нартова книги И.-Х. Штурма, то работа по ее переводу началась в 1708-1709 годах. Однако дважды выполненный (сначала А.А. Вяниусом, а затем Я.В. Брюсом) перевод этой работы оказался неудовлетворительным. Вместо «Штурмовой механики» в 1722 году была выпущена в свет ценная работа Г.Г. Скорнякова-Писарева «Наука статическая или механика»- одна из первых оригинальных русских работ по механике.

По военно-инженерному делу в эти десятилетия были изданы следующие работы: «Побеждающая крепость» австрийского инженера Э.-Ф. Боргсдорфа, написанная в конце XVII века и изданная в 1708 году; «Новое крепостное строение» голландца Куторна (1709 год); «Архитектура воинская» упомянутого выше Штурма (1709 год); «Новая манера укреплению городов» французского специалиста по фортификации Ф. Блонделя (1711 год); «Истинный способ укрепления городов, изданный от славного инженера Вобана» (1724 год) в переводе В.И. Суворова и другие.

Основным занятием Нартова продолжало оставаться сооружение различных станков и других механизмов. Так, в 1721 году по его проектам в мастерских Адмиралтейства было построено два станка. Один из них предназначался для копирования рельефных изображений на медалях, коробках, футлярах и т. д. (теперь он находится в Эрмитаже). Второй станок построен был для нарезания зубцов на часовых колесах.

В 1722 году Нартов построил станок для сверления фонтанных труб, прокладываемых в Петергофе (ныне Петродворец), а в 1723 году закончил изготовление еще двух станков.

Еще с 1717 года Нартов начал заниматься подготовкой механиков и токарей. Среди его учеников выделялся способностями Степан Яковлев.

Под руководством Нартова С. Яковлев построил, например, два токарных станка (хранятся теперь в Эрмитаже), большие заводные часы с курантами и т. д.

Другими учениками Нартова были Иван Леонтьев, Петр Шолышкин, Андрей Коровин, Александр Жураховский, Семен Матвеев.

Иногда Нартову приходилось выезжать вместе с Петром из Петербурга. Так, летом 1724 года, когда Петр для гимнастики и для лечения железистыми водами отправился на Истьинские (Истецкие) железоделательные заводы Меллера, он захватил с собой и Нартова, во-первых, чтобы продолжать вместе с механиком работы на токарном станке и, во-вторых, чтобы производить различные опыты над плавкой чугуна для литья пушек.

Нартов занимался не только усовершенствованием станков и токарным делом, но и более широким кругом технических вопросов. В частности, Петр поручил Нартову «придумать механические способы, как бы легче и прямее колоть камень» для Кронштадтского канала, а также «каким образом отворять и запирать слюзные ворота на этом канале».

Петр, несомненно, ценил своего лучшего специалиста по технике. Однако материальное положение Нартова оставалось очень тяжелым, и талантливый русский механик не мог добиться сколько-нибудь нормальных условий для работы.

О нужде, в которой находился выдающийся русский конструктор, свидетельствует «челобитная» Нартова на имя Петра, составленная весной 1723 года. Лишь в конце 1723 года жалованье Нартова было увеличено с 300 до 600 рублей в год.

Из станков, созданных Нартовым в 20-х годах, наибольший интерес представляет уже упоминавшийся большой токарно-копировальныи станок 1718-1729 годов, предназначавшийся для обработки цилиндрических рельефных поверхностей. В оформлении станка характерные для XVIII века приемы художественного ремесла сочетались с наивысшими в ту пору достижениями техники.

По моде того времени станок был оформлен «архитектурно». Он был украшен резьбой по дереву. Металлические части были гравированы. К станку было пристроено особое сооружение в виде колонн с порталом, на цоколях которых имелись медали-барельефы, прославляющие Петра и основание им Петербурга.
Большой интерес представляют разработанные к 1724 году нартовские предложения об организации Академии художеств. Они свидетельствуют о широте кругозора и образованности тридцатилетнего механика, сделавшегося активным участником культурных преобразований первой четверти XVIII века.

Рельефный медальон «Св. Петр» в процессе изготовления на восстановленной «персональной махине» Нартова

Известно, что еще в 1718-1719 годах Петр задумал «учредить в Петербурге общество ученых людей, которые трудились бы над усовершенствованием искусств и науки». Утвержденный проект создания Академии наук был объявлен именным указом из сената в январе 1724 года.

Петр включал в круг ведения Академии наук также и «художества», т. е. ремесла и искусства («надлежит при том быть департаменту художеств, и паче механическому»).

Нартов, принимавший участие в обсуждении проекта Академии наук, предлагал Петру организовать особую «Академию разных художеств». 8 декабре 1724 года он подал Петру соответствующую докладную записку.

«Установлением таковой Академии, — писал там Нартов, — и ее благим тщением … имеют многие разные и светопохвальные художества размножатимся и прийти в свое надлежащее достоинство. И оная Академия может сочинитися обще (быть создана совместно) теми достойными в своих званиях мастерами, которые во оной определены быть имеют».

Нартов разработал подробный перечень мастеров-специалистов, которые должны были работать в такой Академии. В этом списке, кроме скульпторов, живописцев и архитекторов, значились мастера плотничьих, столярных, токарных, слесарных, граверных дел. В перечень были также включены мастер оптических дел, мастер фонтанных дел и другие специалисты.

Петр I отнесся с большим вниманием к предложениям Нартова и составил свой список «художеств», которыми должны были заниматься в этой Академии. Этот перечень близок к нартовскому. Наряду с живописным, скульптурным и архитектурным искусствами там перечислялись «художества» — токарное, граверное, «мельниц всяких», «слюзов», «фонтанов и протчего, что до гидролики надлежит», инструментов математических, инструментов лекарских, часового дела и т. д.

Петр предполагал назначить Нартова директором Академии художеств. Вместе с архитектором Михаилом Земцовым Нартову было поручено разработать проект здания на 115 комнат, в которых предстояло работать Академии художеств и где должны были обучаться ее будущие ученики.

Смерть Петра прервала обсуждение нартовского проекта. Правительство Екатерины I отклонило его, ограничившись организацией лишь Академии наук. Однако, как мы увидим дальше, в этой Академии наук были организованы многие из мастерских, предусмотренных Нартовым.

Дворянская реакция второй четверти XVIII века оказала отрицательное влияние на развитие отечественной науки и техники. Тем не менее хозяйственные и военные запросы заставляли осуществлять важнейшие мероприятия в той области, намеченные еще в период преобразований первой четверти века.

Ни Меншиков, фактически захвативший власть в свои руки после смерти Петра I и вступления на престол Екатерины I, ни другие, приходившие ему на смену временщики не испытывали особой симпатии к бывшему «личному токарю».

Положение механика ухудшилось. Работы по усовершенствованию токарных станков и занятия художественным токарным делом в мастерских Летнего дворца прервались. С 1727 года прекратилась даже выплата жалования Нартову и его помощникам.

Однако Нартов не только не упал духом, но даже добился того, что его знания и способности получили более широкую, чем при Петре, сферу применения.

Для замечательного новатора техники начался новый период создания различных механизмов производственного назначения. В начале 1727 года Нартов был направлен на Московский монетный двор для изучения процесса выделки монеты. Деятельности Нартова оказывал существенную поддержку один из виднейших сподвижников Петра I — организатор новых промышленных предприятий и первых горнозаводских школ, разносторонний русский ученый Василий Никитич Татищев (1686-1750).

Татищев был советником Берг-коллегии — правительственного учреждения, организованного в 1719 году Петром I для управления горными заводами. В дальнейшем Берг-коллегия руководила в первую очередь казёнными горнометаллургическими заводами, однако частные предприятия также были под ее надзором.

Механическим искусством Нартова были «в действо произведены к монетному делу многие махины», в первую очередь гуртильные станки, т е. устройства для насечки ребра выпускаемой монеты, а также плющильные, обрезные и печатные станы и прессы и токарные станки. Это оборудование по заказам Нартова выполнял Тульский оружейный завод, а также некоторые другие предприятия Тульско-Каширского района.

Кроме того, он усовершенствовал способы взвешивания монеты, добивался введения точных весов (сделанных по его проекту) и гирь, образец (или как мы теперь говорим — эталон) которых был бы утвержден правительством и хранился бы в Академии наук.

В конце 1727 года была организована срочная перечеканка большой партии меди в разменную монету на Сестрорецком заводе (около 30 км от Петербурга). Это был один из лучших металлообрабатывающих заводов первой половины XVIII века. Генерал Волков, которому поручено было руководить чеканкой монеты, просил перевести на Сестрорецкий завод Нартова, в технических познаниях и энергии которого он смог убедиться за время совместной работы на Московском монетном дворе.

С весны 1728 года до конца 1729 года Нартов занимался на Сестрорецком заводе налаживанием оборудования, предназначенного для чеканки монеты, и руководил ее выпуском.

В 1733 году Нартову было дано несколько поручений в Москве. Во-первых, он вновь вернулся к работе на Московском монетном дворе, где вводил усовершенствованные монетные прессы и другие механизмы. Во-вторых, ему предписано было наблюдать за отливкой и подъемом знаменитого царь-колокола.

Однако колокол не успели поднять на колокольню. В 1737 году в Кремле произошел пожар, во время которого колокол треснул и от него отпал кусок весом около 11.5 т.
Нартову вновь пришлось заняться вопросом о царьколоколе в 1754 году, когда ему была передана на заключение смета на подъем колокола из ямы и последующую переливку. Однако правительство не утвердило сметы. Вплоть до 1836 года царь-колокол оставался в земле, потом был поднят на постамент. Сейчас туристы, посещающие Кремль, с интересом осматривают этот замечательный памятник литейного искусства XVIII века.
С середины 30-х годов XVIII века начинается деятельность Нартова в Петербургской Академии наук.

Как уже отмечалось выше, решение организовать Академию наук было принято еще при жизни Петра I. Однако первое собрание академии состоялось лишь в конце 1725 года.

Академия наук была открыта первоначально в доме Шафирова на Петербургской стороне, а потом перешла в здание с обсерваторией, расположенное на Васильевском острове (ныне Музей антропологии и этнографии), где разместилась петровская кунсткамера (музей) и библиотека. В другом (ныне не существующем) академическом здании нахо¬дился зал «конференции» (ученого совета) академии, ее архив и типография.

Административная сторона дела Академии попала в руки недоучившегося страсбургского «философа» Иоганна Шумахера. Карьера последнего началась с того, что он женился на дочери придворного повара Фельтена и получил пост библиотекаря в кабинете редкостей Петра I.

По проекту, разработанному при Петре, были также основаны при Академии университет и гимназия, которые вначале влачили жалкое существование, не имея даже собственного помещения. Но там все же воспитывались, преодолевая все трудности, первые русские студенты.

В 1725-1732 годах при Академии наук были организованы наряду с типографией гравировальная и рисовальная палаты, мастерские для резьбы на камнях, переплетная и другие заведения.

«Главный командир Академии наук» И.А. Корф добивался ассигнований на академические мастерские и вызвал Нартова из Москвы в Петербург для улучшения их работы.

Нартов оказался замечательным организатором. Он объединил академические мастерские под управлением «Экспедиции (канцелярии) лаборатории механических и инструментальных наук».

Нартов позаботился прежде всего о том, чтобы собрать в токарной мастерской по возможности все станки как из московской токарни Петра I, где они «стояли забвенно», так и из мастерских Летнего дворца. Механик приступил также к составлению книги, «содержащей описание и подлинное механическое доказательство всех механических и математических токарных дел махин и инструментов» времен Петра I. Эту книгу Нартов предлагал «издать в народ», что, однако, выполнено не было.

Нартов вел в Академии большую и систематическую работу по подготовке кадров механиков и мастеров-токарей. Среди учеников Нартова следует назвать Михаила Семенова и Петра Ермолаева. Нартов оказывал постоянную помощь советами и руководством П.О. Голынину, его помощникам и ученикам (ставшим в немалой мере также и учениками Нартова) — Ф.Н. Тирютину, Т.В. Кочкину, А. Овсянникову и другим.

Нартов участвовал вместе с академиками Эйлером, И.-Г Лейтманом (немало сделавшим для развития мастерских) и другими в аттестации молодых мастеров.

Число основных учеников Нартова составляло в 1736 году 8 человек, а в 1740 году — 21 человек.

Нартова часто привлекали в качестве эксперта для выработки заключений по различным изобретениям (академика Г.-В. Рихмана, механиков П.Н. Крекшина и И. Брукнера, московского изобретателя И. Мокеева и др.).

Сам Нартов продолжал работать над различными изобретениями. Когда он составлял в 1741 году опись станков своей лаборатории, он указал там на несколько новых токарных станков для «инструментальных дел».

Занимался Нартов и другими изобретениями. Им был сконструирован станок для вытягивания свинцовых листов, установленный в мастерских Адмиралтейства.

Важное значение имело участие Нартова в сооружении Кронштадтского канала и доков. Это строительство началось еще в 1719 году, но к 40-м годам оставалось незавершенным. В 1747 году Нартов был направлен в Кронштадт. Он обсудил со строителями ряд технических вопросив и помог принять наиболее удачные решения. В частности, он предложил ввести ряд подъемных и транспортировочных «махин» для обслуживания тяжелых и трудоемких работ «малыми людьми» (т. е. малым количеством работников).

По чертежам Нартова на Сестрорецком заводе был построен в 1738-1739 годах станок для нарезания крупных винтов. Нартов отмечал, что винты, нарезаемые на этом станке, могут быть применены при устройстве оборудования монетных дворов, суконных фабрик, бумажных заводов и т. д. «Ежели б такая махина была в России, то фабриканты более к выписыванию из-за моря таких винтов охоты не имели б», — подчеркивал он.

В 1739 году по чертежам Нартова и под наблюдением нартовского ученика И. Леонтьева на Сестрорецком заводе было изготовлено три станка для печатания ландкарт, т. е. больших карт местности.

Условия работы и быта в Академии наук сложились для Нартова неблагоприятно. У механика была большая семья — жена, два сына и три дочери. А жалованье в академии систематически задерживалось. Сотрудники не получали его иногда по целому году. Такое отношение к работникам науки и техники было вообще характерно для правительства Анны Ивановны и Бирона.

Но в академии дело еще усугублялось возмутительным хозяйничаньем Шумахера и его родственников (Тауберта, Аммана и др.).

Андрей Константинович Нартов, получивший к этому времени звание советника академии, встал во главе академических сотрудников, возмущенных бесчинством в академии заезжих реакционеров.

После падения Бирона и его друзей, а особенно после того как в результате дворцового переворота к власти пришла Елизавета Петровна, борьба с Шумахером приобрела больше шансов на успех.

Поддержанный некоторыми академиками, например астрономом Делилем, Нартов подал в сенат официальную жалобу на Шумахера. Затем в июле 1742 года он сам отправился в Москву (где находилось тогда правительство), захватив с собой также жалобы рядовых служителей академии. На Шумахера также жаловались переводчики Иван Горлицкий и Никита Попов, студенты Прокофий Шишкарев и Михаил Коврин, ученик гравера Андрей Поляков и другие. Они утверждали, что Шумахер присвоил себе несколько десятков тысяч рублей казенных денег, назначенных академии, что он проявляет открытую враждебность к русскому народу и русской культуре, что он действует против основных положений устава Академии наук, разработанного Петром I. Горлицкий писал Нартову в Москву в сентябре 1742 года о том, с какой надеждой он и его единомышленники ожидают результатов поездки Нартова, и восклицал: «супостатов… сынов российских покорить дай боже!»

30 сентября Елизавета подписала указ о назначении следственной комиссии в составе адмирала графа Н.Ф. Головина, генерал-лейтенанта Игнатьева и князя Юсупова для расследования жалоб на Шумахера. Сам Шумахер и некоторые из его приближенных были арестованы. Все академические дела поручены были Нартову, который стал фактически возглавлять Академию наук в должности первого советника.

В историографии того времени нередко подчеркивалось, что Нартов будто бы совершенно не был подготовлен к управлению Академией наук. В основе подобных утверждений лежит отзыв следственной комиссии Н.Ф. Головина, что Нартов, «по-видимому, в тех делах недостаточен», что он «в пристойных ко оной академии учениях не был, ибо кроме токарного художества ничего не знает». Это высокомерное заявление титулованных членов комиссии о выходце из простого народа противоречило истине. Сорокапятилетний механик, бывший «ближний комнатный» дежурный при Петре I, знал очень многое, кроме «токарного художества». О широте его кругозора свидетельствует хотя бы проект Академии художеств.

Академики (особенно явные и скрытые друзья Шумахера) жаловались, что он обращается с ними грубо. Такие же обвинения предъявлялись и Ломоносову. Они главным образом возмущались тем, что их осмелился обижать русский, и притом не князь или какой-нибудь вельможа, а сын простого русского мужика. А когда академик И.-П. Делиль в ходе спора о приоритете в публикации астрономических открытий вступил врукопашную с академиком Г. Гейнзиусом, причем они швыряли друг в друга обломками ими же изломанных измерительных приборов, то это сочтено было в порядке вещей и было оставлено без последствий.

Нартова обвиняли в том, что он будто бы «без всякой нужды» запечатал архив академической «конференции», мотивировав это тем, что там «находятся переписки с иностранными государствами… и о камчатской экспедиции дела и обсервации».

Но это был весьма разумный шаг.

В 1739 году был организован Географический департамент Академии наук — долгое время единственное в России картографическое учреждение, куда со всей страны поступали географические сведения, данные о путешествиях, карты и т. д. Вклад России в мировую географическую науку был очень значителен. Множество новых географических сведений дали экспедиции в Северном Ледовитом и Тихом океанах.

В первые десятилетия XVIII века почти всё огромное пространство вдоль северных берегов Азии было разведано русскими мореплавателями, для которых был «морской ход за обычай».

Русские мореходы и «землепроходцы» раскрыли новый мир, «неся великие тяготы и головы свои складывая», и неплохо описали его, нанеся на карты «от века неведомые землицы».

Про них писал М.В. Ломоносов:
Колумбы Росские, презрев угрюмый рок,
Меж льдами новый путь отворят на восток,
И наша досягнет в Америку держава.

Результаты северных экспедиций вызвали огромный (отнюдь небескорыстный) интерес за рубежом. Известно было, что Шумахер и Тауберт тайно пересылали за границу секретные сведения об открытиях Чирикова и Беринга.

Да и сам Делиль неоднократно впоследствии обвинялся в том, что он систематически пересылал во Францию рукописные карты, отражавшие результаты камчатских экспедиций и других русских открытий на Востоке, хотя эти материалы не подлежали оглашению. Может быть, именно поэтому Делиль, вначале действовавший заодно с Нартовым, вскоре стал выступать против него.

Нартов стремился управлять Академией наук так, как это предусматривалось петровским уставом. Он боролся против излишних рас¬ходов, стремился связать научные исследования с практикой, сделать академические издания доступными русской читающей публике и рентабельными.

Нартов не оставил и мысли об организации специальной Академии художеств на базе мастерских академии.

Однако в деятельности Нартова были и ошибки. Он недооценивал значение ряда теоретических исследований и зачастую суживал или упрощал задачи, стоявшие перед академией. Он прекратил из экономии средств издание первого научно-популярного журнала «Месячные исторические, генеалогические и географические примечания» при «Санкт-Петербургских ведомостях». По этому поводу у Нартова возникали расхождения с молодым Ломоносовым, хотя дело борьбы с кликой Шумахера было их общим делом.

Ломоносов возвратился из-за границы в Петербург в 1741 году.

Хозяйничанье Шумахера и его друзей возмущало Ломоносова, и он уже не раз проявлял свои подлинные настроения в различных «продерзостях». Хотя его подписи под «доношениями» на Шумахера и не было, но шумахеровская клика считала Ломоносова «сообщником» Нартова.

Ломоносову приходилось бывать понятым при проверке состояния печатей, наложенных Нартовым на академический архив. В результате столкновений с академиками Ломоносов был в феврале 1743 года исключен из «конференции» Академии наук. Нартов вступился за Ломоносова, несмотря на существовавшие между ними разногласия по отдельным вопросам, но «конференция» не подчинилась Нартову.

Реакционные академики доказывали, что управление Нартова создало атмосферу «неуважения» к ним.

Между тем хлопоты и интриги влиятельных покровителей Шумахера дали свои результаты. Жалобы на Шумахера были истолкованы членам следственной комиссии и приближенным Елизаветы (М.И. Воронцову и др.) как бунт простолюдинов против законного начальства. Особо подчеркивался тот факт, что среди «доносителей» нет дворян, а глава противников Шумахера — простой токарь.

Именно за оскорбление начальства «доносители» приговорены были к жестоким телесным наказаниям, а Горлицкий — даже к смертной казни. Лишь по «неизреченной милости» Елизаветы этим борцам за честь русской науки и техники были «отпущены вины». Но они обречены были на голодное, нищее существование. Восстановленный в 1744 году с повышением в чине Шумахер всех их уволил из академии.

Бывшего «личного токаря» Петра I, асессора и первого советника академии Нартова друзья Шумахера тронуть не решились. Но он был крайне возмущен реабилитацией врага русской культуры и своего личного «супостата» Шумахера.

Он все больше переносит центр своей изобретательской деятельности в артиллерийское ведомство, хотя и не теряет связей с академическими мастерскими.

Отливкой и усовершенствованием артиллерийских орудий ведала в то время Канцелярия главной артиллерии и фортификации. После Петра I, особенно во время бироновщины, эту канцелярию часто возглавляли титулованные чиновники иностранного происхождения, привлекавшие неудачливых прожектеров из-за границы, но не дававшие ходу отечественным изобретателям.

Однако даже в тот период артиллерийское ведомство было вынуждено порой обращаться к Нартову для решения наиболее сложных технических задач. Так, в конце 30-х годов Нартов придумал новый станок для высверливания «глухих» (т. е. отливаемых целиком, без сердечника) артиллерийских орудий почти одновременно со швейцарским мастером Марицом-старшим. Отметим, что в то время пушки отливались из бронзы или из чугуна. Их отливали в глиняных неразъемных формах с особым сердечником, который извлекался после отливки орудия, после чего орудие рассверливалось на специальном станке.

В «доношении» 1740 г. Мартов писал: «Во Франции мастер выдумал инвенцию (изобретение) цельные без калибра пушки лить и сверлить, которая там в секрете содержится; чему подражая, он, Нартов, через немалое время возымел попечение и рачительство следующее…» Далее следовало описание способа изготовления таких орудий.

С того времени на протяжении 40-х и первой половины 50-х годов появляются все новые изобретения Нартова в области артиллерии.

В 1744 г. Нартов предложил свой способ отливки орудия с готовым каналом, не требующим рассверловки. В форму вставлялась медная или железная труба. Металл заливался между наружными стенками этой трубы и стенками формы.

Им была также изобретена «махина» для обточки орудийных цапф — круглых выступов по обеим сторонам ствола орудия. Посредством цапф орудие укреплялось в лафете, на них оно поднималось и опускалось.

Когда в 1754 г. Нартов представил в Канцелярию главной артиллерии и фортификации (членом которой он состоял) подробное описание всех «инвенций» (изобретений), сделанных им в области артиллерийского дела, он следующим образом охарактеризовал этот станок: «Сделанная мною махина для обтачивания пушечных, мортирных и гаубичных цапфов, которой махины еще при артиллерии не бывало. А по означенной моей инвенции обтачиваются цапфы аккуратно, и уже у многих пушек цапфы обточены…»

Нартов изобрел также специальные механизмы для сверления отверстий («проух») в пушечных колесах и лафетах, для сверления и обтачивания «особливым способом» мортир, для обтачивания бомб и сплошных ядер, для подъема литейных форм и готовых орудий и т. д.

Он ввел новые способы отливки орудий и снарядов, заделки раковин (пустот в отлитом металле) в канале орудий, сушки литейных форм и т. д.

Он создал также ряд артиллерийских приборов: оригинальный оптический прицельный прибор для наводки орудий на цель; приспособление, обеспечивающее точность стрельбы («справедливость летания ядер») и другие.

В 1741 году Нартовым было изобретено скорострельное орудие, состоящее из 44 стволов, расположенных радиально на особом горизонтальном круге (станке), установленном на лафете.

Это орудие производило залп из того сектора (включавшего 5-6 стволов), который был в данный момент наведен на цель.

Затем круг поворачивался и подготовленный к следующему залпу сектор занимал место использованного.

Незадолго до смерти, в 1755 году, Нартов закончил рукописную книгу-альбом под названием «Премудрого государя императора Петра Великого… ТЕАТРУМ МАХИНАРУМ, то есть ЯСНОЕ ЗРЕЛИЩЕ МАХИН и преудивительных разных родов механических инструментов…». Для выполнения чертежей и рисунков Нартовым были привлечены его ученики Петр Ермолаев, а также «кондукторы» (технкики-чертежники) Филипп Баранов, Алексей Зеленов и Степан Пустошкин. Этот обобщающий, сводный пруд Нартова долгое время считался утраченным и был обнаружен исследователями только в середине XX века.

«Театрум махинарум» (лат. «Theatrum machinarum») буквально означает «Обозрение машин». Такие обозрения не раз издавались механиками XVII-XVIII веков. Большую известность получил, например, «Театрум махинарум» Якоба Лейпольда (1724 год). При составлении своего «Ясного зрелища махин» Нартов опирался как на собственный опыт работы (главным образом в токарной мастерской Петра I), так и на достижения механиков конца XVII — начала XVIII веков во всех странах, насколько это позволяла имеющаяся в его распоряжении литература. Особенно тщательно изучал он книгу Ш. Плюмье.

Нартов работал над своей книгой-альбомом около 20 лет. Он задумал ее издание «в народ» еще в 1736 году и писал тогда, что «от того может воспоследовать в науке польза, також и прибыток государственной Академии наук». По замыслу Нартова «Ясное зрелище махин» должно было явиться пособием для токарей и для конструкторов станков. А.К. Нартов не успел собрать и переплести в альбом отдельные листы своей книги с текстом и чертежами. Это сделал его сын А.А. Нартов, который снабдил работу отца посвящением Екатерине II.
Интересны мысли, высказанные Нартовым во введении к «Ясному зрелищу махин». Он связывал возникновение механики с потребностями «всего общего народа» в защите от «жестокостей» природы: стужи, дождя, ветра и т. д. «Сие, во-первых, руководство было к механике»,- подчеркивает Нартов и добавляет: «А помалу как ученые люди чрез неусыпное старание начали изобретать разные инструменты, машины и многие инвенции (изобретения) для строения различных зданиев, то с немалою пользою механические и все высокие науки в свете процветали».

Столь же передовой для того времени характер имели и высказывания Нартова в основном тексте рукописи о необходимости сочетания науки с практикой, во избежание напрасного труда и огромных ненужных расходов.

«Практика показывает совершенно на деле то, о чем мы, теориею доходя, понятие уже получили. Она производит в машинах движение и опытом самым теоретическую правду удостоверяет».

Нартов выступал в этом вопросе в качестве единомышленника Ломоносова.

За введением следует 132 параграфа основного текста, где освещается широкий круг вопросов прикладной механики и даются сведения о станках, инструментах и изделиях, выполненных на станках. Сообщается также и о проектах различных монументов, которыми Нартов немало занимался на протяжении своей жизни.

В первой главе текста рассказывается о содержании «механической науки». При этом Нартов настаивает на сочетании теории с практикой.

Во второй главе Нартов рассматривает вопросы прикладной механики применительно к постройке станков и выделке их деталей. Речь идет об изготовлении таких деталей, как валы, колеса, станины, винты, суппорты, пружины, резцы, пилы и т. д. В частности, Нартов касался вопроса о получении стальных инструментов посредством цементации, т. е. поверхностного науглероживания железных инструментов, например пил, посредством прокаливания их в среде, богатой углеродом. Нартов именует вещество, в которое погружались цементируемые инструменты, «секретом», так как в то время мастера сталеделательного производства держали состав этого вещества в тайне.

В той же главе Нартов рассказывает и о своем наиболее важном техническом нововведении в области станкостроения, о применении усовершенствованного суппорта, т. е. самоходного приспособления, несущего режущий инструмент.

Термин «суппорт» был принят в нашем языке позднее. Нартов называл его «стативом» или «лодрушником», а резцедержатель, укрепленный в суппорте,- «зажимными клещами».

Прообразы суппорта встречаются в станках итальянских и французских мастеров XV-XVII веков. Немало внимания уделял приспособлениям такого рода и Ш. Плюмье. Но Нартов и его помощники сделали дальнейший важный шаг вперед. По его собственным словам, введенные им суппорты «свободно двигались во все стороны». Суппорт приводился в движение посредством сложного передаточного механизма, состоявшего из зубчатых колес и шестерен. Особая деталь станка (так называемый копировальный палец) передвигалась по рельефной поверхности копируемой модели. Передаточный механизм заставлял суппорт повторять все движения копировального пальца. В результате резец, закрепленный в суппорте посредством резцедержателя, воспроизводил на поверхности изделия тот же рельефный рисунок, который имелся на модели, но обычно в другом масштабе.

Во времена Нартова суппорт мог получить лишь ограниченное применение, хотя сам изобретатель еще в конце 30-х годов предлагал применить станки с самоходным суппортом для нужд производства. Но несколько десятилетий спустя, подвергшись дальнейшему усовершенствованию в Англии (решающую роль сыграл в этом деле механик Г. Модели на рубеже XVIII и XIX векоа), суппорт стал играть огромную роль в металлообрабатывающей промышленности.

Вернемся к альбому Нартова.

В третьей главе говорится о там, что «надлежит примечать около литейного и столярного искусства» для изготовления тех, с которых потом копируются изделия на станках.

Затем приводятся описаригиналовния и чертежи 33 станков различного типа: товарно-копировальных, строгальных, винторезных, сверлильных и т. д. Даются также изображения разнообразных слесарных, токарных, плотничных, точильных, измерительных и чертежных инструментов.

Несколько листов альбома уделено проекту монумента (триумфального столпа) в честь Петра I. Предполагают, что в разработке проекта этого монумента, а также его деталей (в частности, рисунков барельефов) участвовали известный скульптор К.-Б. Растрелли и архитектор Н. Пино. Впрочем, вопрос этот остается спорным.

Восторженно относившийся к личности Петра I, Нартов стремился осуществить этот проект (в несколько переработанном виде) на протяжении четверти века начиная с 1725 года. В 30-х годах XVIII века он изготовил на токарно-копировальных станках несколько частей триумфального столпа в виде поясов, украшенных рельефами. Однако проект монумента так и остался неосуществленным.

В альбоме изображаются также оригиналы медалей, вырезанных Нартовым. По своей тематике эти медали связаны с триумфальным столпом: они посвящены знаменательным победам петровского царствования — взятию русскими войсками Нотебурга-Орешка (впоследствии Шлиссельбурга), Ниеншанца (на месте которого в 1703 году был основан Петербург), Нарвы, Юрьева-Дерпта, Выборга и т. д.

Таким образом, «Ясное зрелище махин» являлось произведением, подводившим итоги разносторонней деятельности Нартова как станкостроителя и подлинного художника токарного дела. Ознакомление с этой последней работой талантливого русского механика заставляет еще раз вспомнить отзыв Биньона, относящийся к 1720 году, о «великих успехах», которые Нартов «учинил в механике, наипаче же в оной части, которая касается до токарного станка».

После его смерти остались крупные долги, так как он вкладывал много личных средств в научные изыскания. Едва он умер, в «Санкт-Петербургских ведомостях» появилось объявление о распродаже его имущества. После Нартова остались долги «разным людям до 2000 руб. да казенного 1929 рублёв». Похоронен Нартов был в ограде церкви Благовещения на Васильевском острове. Могила его на маленьком Благовещенском кладбище со временем затерялась.

Лишь осенью 1950 года в Ленинграде, на территории давно упраздненного кладбища, существовавшего с 1738 года при церкви Благовещенья, случайно была найдена могила А.К. Нартова с надгробной плитой из красного гранита с надписью: «Здесь погребено тело статского советника Андрея Константиновича Нартова, служившего с честию и славою государям Петру Первому, Екатерине Первой, Петру Второму, Анне Иоанновне, Елизавете Петровне и оказавшему отечеству многие и важные услуги по различным государственным департаментам, родившегося в Москве в 1680 году марта 28 дня и скончавшегося в Петербурге 1756 года апреля 6 дня». Однако указанные на надгробной плите даты рождения и смерти не точны. Изучение сохранившихся в архивах документов (послужной список, заполненный лично самим А.К. Нартовым, церковная запись о его погребении, доношение его сына о кончине отца) дает основания считать, что Андрей Константинович Нартов родился в 1693-м, а не в 1680 году и скончался не 6, а 16 (27) апреля 1756 года. По-видимому, надгробная плита изготовлялась спустя некоторое время после похорон и даты на ней давались не по документам, а по памяти, в связи с чем и возникла ошибка.

В том же 1950 году останки царского токаря, выдающегося инженера и ученого, перенесли на Лазаревское кладбище Александро-Невской лавры и перезахоронили рядом с могилой М.В. Ломоносова. В 1956 году на могиле Нартова было установлено надгробие — копия найденного в 1950 году саркофага (с ошибочной датой рождения).

«Царев токарь» Андрей Константинович Нартов был одним из самородков-изобретателей, замеченных и выведенных на широкую дорогу Петром I. Он работал в токарной мастерской Московской навигацкой школы, в петровских мастерских Летнего дворца, на Монетном дворе в Москве, на Сестрорецком заводе, на Кронштадтском канале, в Петербургской Академии наук и в Артиллерийском ведомстве. За свою не слишком долгую жизнь он изобрел и построил более тридцати станков самого разного профиля, равных которым не было в мире. Нартов, его товарищи и ученики-изобретатели совершенствовали и изготовляли разнообразное техническое оборудование: токарные и токарно-копировальные, винторезные, зуборезные станки, гуртильные, плющильные и другие «махины» монетных дворов, оборудование пушеч-ных заводов и т. д. Особое значение имело введение Нартовым самоходного суппорта. Еще целый ряд важнейших для России изобретений он сделал в области артиллерийского вооружения. Он сыграл значительную роль в развитии техники монетного дела в России, добился выдающихся успехов во многих других отраслях. История не забыла и не может забыть великого изобретателя, замечательного новатора техники России.

Литература:

М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1962

»
Содержание История токарного станка 2 Суппорт 7 Нартов Андрей Константинович 13 Генри Модсли 14 Литература 15 История токарного станка История относит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э. Станок представлял собой два установленных центра, между которыми зажималась заготовка из дерева, кости или рога. Раб или подмастерье вращал заготовку (один или несколько оборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовке требуемую форму. Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону. В XIV - XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа - упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один - два оборота, а жердь - согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку, и заготовка делала те же обороты в другую сторону. Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения. В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог быть укреплен в любом месте между центрами. На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, - вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металла оказывалась малоэффективной. Необходимо было заменить руку рабочего специальным механизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем. Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке. В середине XVI Жак Бессон (умер в 1569 г.) - изобрел токарный станок для нарезки цилиндрических и конических винтов. В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петра первого, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, вернемся к эволюции токарного станка. В XVII в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше, держал в руке токарь. В начале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А.К.Нартова в 1712 г. К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно. А Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718- 1729 гг. сам усовершенствовал схему. Копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом, было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено качание системы "копир- заготовка". Поэтому работы над созданием суппорта продолжались. Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модсли, но А.К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи. Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях. В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный. Он был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V- образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях. В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовки в патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков. Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние между центрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станке Вокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины. В 1778 г. англичанин Д. Рамедон разработал два типа станков для нарезания резьб. В одном станке вдоль вращаемой заготовки по параллельным направляющим передвигался алмазный режущий инструмент, скорость перемещения которого задавалась вращением эталонного винта. Сменные шестерни позволяли получать резьбы с разным шагом. Второй станок давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на детали большей длины, чем длина эталона. Резец продвигался вдоль заготовки с помощью струны, накручивавшейся на центральную шпонку. В 1795 г. французский механик Сено изготовил специализированный токарный станок для нарезки винтов. Конструктор предусмотрел сменные шестерни, большой ходовой винт, простой механизированный суппорт. Станок был лишен каких-либо украшений, которыми любили украшать свои изделия мастера прежде. Накопленный опыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка. В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. При этом существенно то, что Модсли понял необходимость унификации некоторых видов деталей и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Он начал выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб. Одним из учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс. Он улучшил токарный станок тем, что расположил ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор, ручки управления вынес на переднюю панель станка, что сделало более удобным управление станком. Этот станок работал до 1909 г. Другой бывший сотрудник Модсли - Д. Клемент создал лоботокарный станок для обработки деталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения детали и постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центру скорость резания будет падать, и создал систему увеличения скорости. В 1835 г. Д. Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования. Следующий этап - автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам. В США развитие техники обработки металлов началось позднее, чем в Европе. Американские станки первой половины XIХ в. значительно уступали станкам Модсли. Во второй половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки. Во второй половине XIХ в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки - блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики - автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д. Однако основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка, а создание его модификации - револьверного станка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов. В деревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан. Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873г. Хр. Спенсер. Суппорт Одним из важнейших достижений машиностроения в начале XIX века стало распространение металлорежущих станков с суппортами - механическими держателями для резца. Введение суппорта разом повлекло за собой усовершенствование и удешевление всех машин, дало толчок к новым усовершенствованиям и изобретениям. Суппорт предназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе. Он состоит из нижних салазок (продольного суппорта) 1, которые перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки 15 и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках по направляющим 12 перемещаются поперечные салазки (поперечный суппорт) 3, которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки (детали). На поперечных салазках 3 расположена поворотная плита 4, которая закрепляется гайкой 10. По направляющим 5 поворотной плиты 4 перемещаются (с помощью рукоятки 13) верхние салазки 11, которые вместе с плитой 4 могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки (детали). Резцедержатель (резцовая головка) 6 с болтами 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки 9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14. Устройство поперечного суппорта показано на рисунке ниже. По направляющим продольного суппорта 1 ходовым винтом 12, оснащенным рукояткой 10, перемещаются салазки поперечного суппорта. Ходовой винт 12 закреплен одним концом в продольном суппорте 1, а другим - связан с гайкой (состоящей из двух частей 15 и 13 и клина 14), которая крепится к поперечным салазкам 9. Затягивая винт 16, раздвигают (клином 14) гайки 15 и 13, благодаря чему выбирается зазор между ходовым винтом 12 и гайкой 15. Величину перемещения поперечного суппорта определяют по лимбу 11. К поперечному суппорту крепится (гайками 7) поворотная плита 8, вместе с которой поворачиваются верхние салазки 6 и резцедержатель 5. На некоторых станках на поперечных салазках 9 устанавливается задний резцедержатель 2 для проточки канавок, отрезки и других работ, которые могут быть выполнены перемещением поперечного суппорта, а также кронштейн 3 с щитком 4, защищающим рабочего от попадания стружки и смазочно-охлаждающей жидкости. Токарный станок имеет весьма древнюю историю, причем с годами его конструкция менялась очень незначительно. Приводя во вращение кусок дерева, мастер с помощью долота мог придать ему самую причудливую цилиндрическую форму. Для этого он прижимал долото к быстро вращающемуся куску дерева, отделял от него круговую стружку и постепенно давал заготовке нужные очертания. В деталях своего устройства станки могли довольно значительно отличаться друг от друга, но вплоть до конца XVIII века все они имели одну принципиальную особенность: при обработке заготовка вращалась, а резец находился в руках мастера. Исключения из этого правила были очень редкими, и их ни в коем случае нельзя считать типичными для этой эпохи. Например, держатели для резца получили распространение в копировальных станках. С помощью таких станков работник, не обладавший особыми навыками, мог изготовлять затейливые изделия очень сложной формы. Для этого пользовались бронзовой моделью, имевшей вид изделия, но большего размера (обычно 2:1). Нужное изображение получали на заготовке следующим образом. Станок оборудовался двумя суппортами, позволявшими вытачивать изделия без участия руки работника: в одном был закреплен копировальный палец, в другом - резец. Неподвижный копировальный палец имел вид стержня, на заостренном конце которого помешался маленький ролик. К ролику копировального пальца специальной пружиной постоянно прижималась модель. Во время работы станка она начинала вращаться и в соответствии с выступами и впадинами на своей поверхности совершала колебательные движения. Эти движения модели через систему зубчатых колес передавались вращающейся заготовке, которая повторяла их. Заготовка находилась в контакте с резцом, подобно тому, как модель находилась в контакте с копировальным пальцем. В зависимости от рельефа модели заготовка то приближалась к резцу, то удалялась от него. При этом менялась и толщина стружки. После многих проходов резца по поверхности заготовки возникал рельеф, аналогичный имевшемуся на модели, но в меньшем масштабе. Копировальный станок был очень сложным и дорогим инструментом. Приобрести его могли лишь весьма состоятельные люди. В первой половине XVIII века, когда возникла мода на точеные изделия из дерева и кости, токарными работами занимались многие европейские монархи и титулованная знать. Для них большей частью и предназначались копировальные станки. Но широкого распространения в токарном деле эти приспособления не получили. Простой токарный станок вполне удовлетворял всем потребностям человека вплоть до второй половины XVIII века. Однако с середины столетия все чаще стала возникать необходимость обрабатывать с большой точностью массивные железные детали. Валы, винты различной величины, зубчатые колеса были первыми деталями машин, о механическом изготовлении которых встал вопрос тотчас же после их появления, так как они требовались в огромном количестве. Особенно остро нужда в высокоточной обработке металлических заготовок стала ощущаться после внедрения в жизнь великого изобретения Уатта. Изготовление деталей для паровых машин оказалось очень сложной технической задачей для того уровня, которого достигло машиностроение XVIII века. Обычно резец укреплялся на длинной крючкообразной палке. Рабочий держал его в руках, опираясь как на рычаг на специальную подставку. Этот труд требовал больших профессиональных навыков и большой физической силы. Любая ошибка приводила к порче всей заготовки или к слишком большой погрешности обработки. В 1765 году из-за невозможности рассверлить с достаточной точностью цилиндр длиной в два фута и диаметром в шесть дюймов Уатт вынужден был прибегнуть к ковкому цилиндру. Расточка цилиндра длиною в девять футов и диаметром в 28 дюймов допускала точность до "толщины маленького пальца". С начала XIX века начался постепенный переворот в машиностроении. На место старому токарному станку один за другим приходят новые высокоточные автоматические станки, оснащенные суппортами. Начало этой революции положил токарный винторезный станок английского механика Генри Модсли, позволявший автоматически вытачивать винты и болты с любой нарезкой. Нарезка винтов долго оставалась сложной технической задачей, поскольку требовала высокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, как упростить эту операцию. Еще в 1701 году в труде Ш. Плюме описывался способ нарезки винтов с помощью примитивного суппорта. Для этого к заготовке припаивали отрезок винта в качестве хвостовика. Шаг напаиваемого винта должен был быть равен шагу того винта, который нужно было нарезать на заготовке. Затем заготовку устанавливали в простейших разъемных деревянных бабках; передняя бабка поддерживала тело заготовки, а в заднюю вставлялся припаянный винт. При вращении винта деревянное гнездо задней бабки сминалось по форме винта и служило гайкой, вследствие чего вся заготовка перемещалась в сторону передней бабки. Подача на оборот была такова, что позволяла неподвижному резцу резать винт с требуемым шагом. Подобного же рода приспособление было на токарно-винторезном станке 1785 года, который был непосредственным предшественником станка Модсли. Здесь нарезка резьбы, служившая образцом для изготавливаемого винта, наносилась непосредственно на шпиндель, удерживавший заготовку и приводивший ее во вращение. (Шпинделем называют вращающийся вал токарного станка с устройством для зажима обрабатываемой детали.) Это давало возможность делать нарезку на винтах машинным способом: рабочий приводил во вращение заготовку, которая за счет резьбы шпинделя, точно так же как и в приспособлении Плюме, начинала поступательно перемещаться относительно неподвижного резца, который рабочий держал на палке. Таким образом, на изделии получалась резьба, точно соответствующая резьбе шпинделя. Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно от силы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент. В этом заключалось большое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8-10 мм, что позволяло нарезать только очень короткие винты. Винторезный станок, сконструированный Модсли, представлял собой значительный шаг вперед. История его изобретения так описывается современниками. В 1794-1795 годах Модсли, еще молодой, но уже весьма опытный механик, работал в мастерской известного изобретателя Брамы. Перед Брамой и Модсли стояла задача увеличить число деталей, изготавливаемых на станках. Однако старый токарный станок был для этого неудобен. Начав работу по его усовершенствованию, Модсли в 1794 году снабдил его крестовым суппортом. Нижняя часть суппорта (салазки) устанавливались на одной раме с задней бабкой станка и могла скользить вдоль ее направляющей. В любом ее месте суппорт мог быть прочно закреплен при помощи винта. На нижних салазках находились верхние, устроенные подобным же образом. С помощью них резец, закрепленный винтом в прорези на конце стального бруска, мог перемещаться в поперечном направлении. Движение суппорта в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двух ходовых винтов. Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жестко установив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемой поверхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл. При этом суппорт выполнял функцию руки рабочего, удерживающего резец. В описываемой конструкции, собственно, не было еще ничего нового, но она была необходимым шагом к дальнейшим усовершенствованиям. Уйдя вскоре после своего изобретения от Брамы, Модсли основал собственную мастерскую и в 1798 году создал более совершенный токарный станок. Этот станок стал важной вехой в развитии станкостроения, так как он впервые позволил автоматически производить нарезку винтов любой длины и любого шага. Слабым местом прежнего токарного станка было то, что на нем можно было нарезать только короткие винты. Иначе и быть не могло ведь там не было суппорта, рука рабочего должна была оставаться неподвижной, а двигалась сама заготовка вместе с шпинделем. В станке Модсли заготовка оставалась неподвижной, а двигался суппорт с закрепленным в нем резцом. Для того чтобы заставить суппорт перемещаться на нижних салазках вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовой винт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезалась резьба с тем же шагом, что была на этом винте. Для нарезки винтов с различным шагом при станке имелся запас ходовых винтов. Автоматическое нарезание винта на станке происходило следующим образом. Заготовку зажимали и обтачивали до нужных размеров, не включая механической подачи суппорта. После этого соединяли ходовой винт со шпинделем, и винтовая нарезка осуществлялась за несколько проходов резца. Обратный отход суппорта каждый делался вручную после отключения самоходной подачи. Таким образом, ходовой винт и суппорт полностью заменяли руку рабочего. Мало того, они позволяли нарезать резьбу гораздо точнее и быстрее, чем на прежних станках. В 1800 году Модсли внес замечательное усовершенствование в свой станок – взамен набора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которые соединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50). На своем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой изумительной точностью и аккуратностью, что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезал регулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течение долгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пять футов длины и два дюйма в диаметре с 50-ю витками на каждый дюйм. Резьба была такой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скором времени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространение и послужил образцом для многих других металлорежущих станков. В 1817 году был создан строгальный станок с суппортом, позволивший быстро обрабатывать плоские поверхности. В 1818 году Уитни придумал фрезерный станок. В 1839 году появился карусельный станок и т.д. Нартов Андрей Константинович (1683 - 1756) Деятель времени Петра Великого. Русский механик и изобретатель. Учился в Школе математических и навигацких наук в Москве. Около 1718 года был послан царем за границу для усовершенствования в токарном искусстве и "приобретения знаний в механике и математике". По указанию Петра I, Нартов вскоре был переведен в Петербург и назначен личным токарем царя в дворцовой токарной мастерской. Работая здесь в 1712-1725, Нартов изобрел и построил ряд совершенных и оригинальных по кинематической схеме токарных станков (в том числе копировальных), часть которых была снабжена механическими суппортами. С появлением суппорта решалась задача изготовления частей машин строго определенной геометрической формы, задача производства машин машинами. В 1726-1727 и в 1733 Нартов работал при Московском монетном дворе, где создал оригинальные монетные станки. В том же 1733 году Нартов создал механизм для подъема "Царь колокола". После смерти Петра, Нартову было поручено сделать "триумфальный столп" в честь императора, с изображением всех его "баталий". Когда в Академию Наук были сданы все токарные принадлежности и предметы Петра, а также и "триумфальный столп", то, по настоянию начальника академии, барона Корфа, считавшего Нартова единственным человеком, способным окончить "столп", он был переведен в академию "к токарным станкам", для заведывания учениками токарного и механического дела и слесарями. Петровская токарня, превращенная Нартовым в академические мастерские, послужила базой для последующих работ М. В. Ломоносова, а затем И. П. Кулибина (особенно в области приборостроения). В 1742 году Нартов принес Сенату жалобу на советника академии Шумахера, с которым у него происходили пререкания по денежному вопросу, а затем добился назначения следствия над Шумахером, на место которого был определен сам Нартов. В этой должности он пробыл только 1,5 года, потому что оказался "ничего кроме токарного художества незнающим и самовластным"; он велел запечатать архив академической канцелярии, грубо обращался с академиками, и наконец, довел дело до того, что Ломоносов и другие члены стали просить возвращения Шумахера, который вновь вступил в управление академией в 1744 году, а Нартов сосредоточил свою деятельность "на пушечно-артиллерийском деле". 1738-1756, работая в Артиллерийском ведомстве, Нартов создал станки для сверления канала и обточки цапф пушек, оригинальные запалы, оптический прицел; предложил новые способы отливки пушек и заделки раковин в канале орудия. В 1741 Нартов изобрел скорострельную батарею из 44 трехфунтовых мортирок. В этой батарее впервые в истории артиллерии был применен винтовой подъемный механизм, который позволял придавать мортиркам желаемый угол возвышения. В обнаруженной рукописи Нартова "Ясное зрелище махин" описывается более 20 токарных, токарно-копировальных, токарно-винторезных станков различных конструкций. Выполненные Нартовым чертежи и технические описания свидетельствуют о его больших инженерных познаниях. Он издал также: "Достопамятные повествования и речи Петра Великого" и "Театрум махинарум". Авторство многих анекдотов о Петре приписывается Нартову. Генри Модсли Maudslay Henry (1771-1831) Английский механик и промышленник. Создал токарно-винторезный станок с механизированным суппортом (1797), механизировал производство винтов, гаек и др. Ранние годы провел в Вулвиче под Лондоном. В 12 лет стал работать набивальщиком патронов в Вулвичском арсенале, а в 18 лет он лучший кузнец арсенала и слесарь-механик, в мастерской Дж. Брама - лучшей мастерской Лондона. Позже открыл собственную мастерскую, потом завод в Ламбете. Создал "Лабораторию Модсли". Дизайнер. Машиностроитель. Создал механизированный суппорт токарного станка, собственной конструкции. Придумал оригинальный набор сменных зубчатых колес. Изобрел поперечно- строгальный станок с кривошипно-шатунным механизмом. Создал или усовершенствовал большое количество различных металлорежущих станков. Строил для России паровые корабельный машины. Литература Интернет-ресурсы: V http://turner.narod.ru/dir1/modsli.htm V http://turner.narod.ru/dir1/nartov.htm V http://www.100top.ru/encyclopedia/article/?articleid=11490 V http://savelaleksandr.narod.ru/IZOB/page33.html V http://turner.narod.ru/dir1/histori.htm С вопросами, пожеланиями и отзывами обращайтесь по адресу: [email protected]

История развития токарного станка

Токарные станки были изобретены и применялись еще в глубокой древности. Они были очень просты по устройству, весьма несовершенны в работе и имели вначале ручной, а впоследствии ножной привод.

Древний токарный станок ручного привода показан на рис. 1. Обтачиваемое изделие, установленное на двух деревянных стойках, обрабатывали два человека. Один вращал при помощи веревки изделие то вправо, то влево, а другой держал в руках режущий или скоолящии инструмент и обрабатывал им изделие.

Старинный русский токарный станок ножного привода показан на рис. 2. Этот станок совершеннее предыдущего: более устойчивое взаимное положение изделия и инструмента обеспечивало и более точную обработку, а замена ручного привода ножным позволила работать на станке вместо двух одному человеку. Обтачиваемое изделие устанавливалось на заостренных деревянных клиньях 1 и 2 (первых представителях современных центров). Клин 1 закреплялся в стойке наглухо, а клин передвигался до упора в изделие 3 и закреплялся вспомогательным клином 4, Веревка 5, навитая на изделие 1-2 оборота, одним концом прикреплялась к гибкой жерди 6, а другим -- к деревянной подножке 7. Нажимая ногой на подножку, токарь приводил во вращение обтачиваемое изделие. Удерживая обеими руками режущий инструмент, опирающийся о деревянный брусок 8, он прижимал инструмент к изделию и обрабатывал его.

Рис.1

Рис.2

Затем нажим ноги на подножку прекращался, гибкая жердь выпрямлялась, тянула веревку вверх и вращала изделие в обратном направлении. Обтачивание в это время прерывалось, и таким образом, как и на предыдущем станке почти половина рабочего времени тратилась бесполезно.

Токарные станки, показанные па рис. 1 и 2 применялись главным образом для обработки деревянных изделий. Необходимость обработки металлических изделий ускорила развитие токарных станков, хотя это развитие происходило очень медленно. Приоритет в развитии токарных станков принадлежит русским техникам.

Андрей Константинович Нартов, один из самых замечательных русских техников XVIII в., воспитанник Московской школы «математических и навигационных наук», впервые в мире в 1715 г. изобрел и затем построил токарно-копировальный станок с суппортом - механическим держателем режущего инструмента, заменяющим руку человека. На этом станке, хранящемся ныне в Государственном Эрмитаже в Санкт - Петербурге, сохранилась надпись: «Начало произвождения к строению махины 1718-го, решена 1729- году. Механик Андрей Нартов». В 1719 г. Нартов писал Петру I --большому мастеру токарного дела по дереву и металлу -- из Лондона о том, что он «здесь таких токарных мастеров, которые превзошли российских мастеров, не нашел, и чертежи махинам, которые ваше царское величество приказал здесь сделать, я мастерам казал, и оные сделать по ним не могут...». Так при первом знакомстве Нартова с зарубежной техникой он смог убедиться в том, что русские мастера не только не уступают зарубежным, но и превосходят их.

А. К. Нартов опередил почти на столетие Генри Модели, которому необоснованно приписывается буржуазными авторами изобретение суппорта в 1797 г. Хранящиеся в Государственном Эрмитаже станки Нартова доказывают, что он еще в начале XVIII в. работал на станках своего изобретения, на которых еще с большей точностью, чем в конце XVIII в,- у Модели, можно было изготовлять, притом автоматически, металлические изделия любой формы. Изобретение суппорта ознаменовало собой начало новой эпохи в развитии не только токарных, но и других металлорежущих станков.

Следовательно, благодаря изобретению А. К. Нартова Россия почти на столетие опередила Западную Европу и Америку в создании токарных станков с суппортами. А. К. Нартов за два с половиной столетия до наших дней предвосхитил создание металлорежущих станков, автоматически изготовляющих изделия из металла,- тех станков, которые являются наиболее важными для современной промышленности.

Заслугой Нартова является и воспитание им русских знатоков обработки металла резанием. Из петровской токарной мастерской, которой заведовал Нартов, вышел ряд учеников, в числе их особенно выделялись токари Александр Журавский и Семен Матвеев.

Ученики и последователи Нартова успешно совершенствовали и строили токарные станки. В конце 18 века тверской механик-часовщик Лев Собакин и тульский мастер Алексей Сурин разработали чертежи, по которым изготовлялись токарно-винторезные станки для обработки различных винтов. Сурин создал токарный станок и для изготовления ружейных стволов. На этом станке вращение изделия осуществлялось от трансмиссионного привода, а суппорт с режущим инструментом перемещался при помощи ходового винта. Впервые на этом станке было применено автоматическое выключение суппорта. Русские изобретатели и в этом усовершенствовании токарного станка опередили изобретателей зарубежных стран.

Особенно широко изготовление токарных станков было развито на Тульском и других оружейных заводах. На рис. 3 показан один из таких станков. На нем изделие приводилось во вращение от трансмиссии через ременную передачу 1, а суппорт 2 перемещался механически при помощи шестерен 3 и винта 4.

На рис. 4 показан токарный станок со ступенчатым шкивом и перебором, созданный в середине девятнадцатого столетия. На таких станках изделию сообщалось разное число оборотов при помощи ступенчатого шкива 1 и шестеренчатого перебора 2. Движение суппорту 3 передавалось через смежные шестеренки 4 и ходовой валик или винт 5. Подобные токарные станки изготовлялись и в начале ХХ века.

В конце девятнадцатого и в начале двадцатого столетия токарные станки со ступенчатым шкивом снабжались коробками передач для изменения скорости перемещения суппорта, а так же ходовым валиком и ходовым винтом.

Рис.3

Рис.4 Токарный станок середины 19 века со ступенчатым шкивом

Рис.5

До Великой Октябрьской социалистической революции в России станкостроение было плохо развито. Парк станков составлял всего 75 тысяч единиц. В период довоенных пятилеток было создано большое количество станкостроительных предприятий, освоен выпуск основных типов станков, а 1940 году парк станков вырос до 710 тысяч единиц.

В 1932 году в стране было освоено производство первого токарного станка с коробкой скоростей. Станок назывался ДИП («Догнать и перегнать»). Этим девизом советские станкостроители бросали вызов миру: «Мы догоним и перегоним вас по производству станков!».

На смену ДИПу в 1957 году пришел станок 1А62, а в последующие годы 1А16, 1А64, 1620, 16К20, 1К62 и др.

Рис.6

Такой станок, показанный на рис. 5, состоит из коробки подач 1, передней бабки 2, ступенчатого шкива 3, резцедержателя 4, суппорта 5, задней бабки 6, ходового винта 7, ходового валика 8, станины ножки 10, фартука 9 и

После изобретения и успешного применения быстрорежущей стали, а затем и твердых сплавов появились быстроходные мощные станки современной конструкции. Эти станки имеют массивные станины и снабжены коробками скоростей, позволяющими быструю перемену чисел оборотов обрабатываемого изделия, и более совершенными коробками подач. На рис. 6 показан наиболее совершенный токарно-винторезный станок модель 1620, изготовляемый заводом «Красный пролетарий».

В настоящее время на производстве применяются усовершенствованные многофункциональные станки, также станки типа 16К20, и ДИП 100, ДИП 200, ДИП 300, ДИП 400, ДИП 500, ДИП 800, ДИП 1000.

Таким образом, до появления современного токарного станка был пройден тяжелый путь от древних времен, когда использовались станки с применением ручной физической силы, до сегодняшнего момента, когда применяются полностью или частично автоматизированные станки, имеющие большую производительность и меньшие затраты рабочей силы.

Список литературы:

1. Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело. Уч. Пособие для проф. техн. училищ. - М: Высшая школа, - 1972. - 304 с.

2. Ятченко С.В. «Токарное дело», М.: Сельхозгиз, 1958 г., 532 с.