Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Металл немесе басқа да қатты материалдарды өңдеуге арналған машина.
Machine for handling or machining metal or other rigid materials
Станок – металл немесе басқа да қатты материалдарды өңдеуге арналған машина, әдетте кесу, тесу, ұсақтау, қию немесе деформацияның басқа түрлері арқылы. Станоктар кесу немесе пішіндеуді жүзеге асыратын белгілі бір құралды пайдаланады. Барлық станоктарда жұмысшеңі шектеуге арналған құралдар болады және машина бөліктерінің басқарылатын қозғалысын қамтамасыз етеді. Осылайша, жұмысшең мен кескіш құрал арасындағы салыстырмалы қозғалыс (құрал жолы деп аталады) машинамен белгілі бір дәрежеде бақыланады немесе шектеледі, толығымен "қолмен" немесе "бос қолмен" емес. Бұл металл кесуге арналған машина, ол кесу құралы мен жұмысшең арасындағы қажетті салыстырмалы қозғалысты басқаруға көмектеседі, соның нәтижесінде жұмысшеңнің мөлшері мен пішіні өзгереді. Станок терминінің нақты анықтамасы қолданушылар арасында әртүрлі болуы мүмкін, бұл төменде талқыланады. Барлық станоктар "адамдарға заттар жасауға көмектесетін машиналар" болғанымен, барлық фабрика машиналары станок емес. Бүгінгі таңда станоктар көбінесе адам күшімен емес (мысалы, электрмен, гидравликалық түрде немесе желілік вал арқылы) жұмыс істейді және өндірілген бөлшектерді (компоненттерді) әртүрлі тәсілдермен, соның ішінде кесу немесе деформацияның басқа түрлері арқылы жасау үшін қолданылады. Өзінің жоғары дәлдігінің арқасында станоктар алмастырылатын бөлшектерді экономикалық тұрғыдан өндіруге мүмкіндік берді.
A machine tool is a machine for handling or machining metal or other rigid materials, usually by cutting, boring, grinding, shearing, or other forms of deformations. Machine tools employ some sort of tool that does the cutting or shaping. All machine tools have some means of constraining the workpiece and provide a guided movement of the parts of the machine. Thus, the relative movement between the workpiece and the cutting tool (which is called the toolpath) is controlled or constrained by the machine to at least some extent, rather than being entirely "offhand" or "freehand". It is a power driven metal cutting machine which assists in managing the needed relative motion between cutting tool and the job that changes the size and shape of the job material. The precise definition of the term machine tool varies among users, as discussed below. While all machine tools are "machines that help people to make things", not all factory machines are machine tools. Today machine tools are typically powered other than by the human muscle (e. g., electrically, hydraulically, or via line shaft), used to make manufactured parts (components) in various ways that include cutting or certain other kinds of deformation. With their inherent precision, machine tools enabled the economical production of interchangeable parts.
Тарих
Машина құралының алғашқы үлгілері қазылған бұрғыштар мен құмыра жасаушы дөңгелектері болды, олар ежелгі Мысырда б.з.д. 2500 жылға дейін болған, ал токарьдық станоктар Еуропаның әртүрлі аймақтарында б.з.д. 1000-500 жылдар аралығында белгілі болған. Бірақ, машинамен басқарылатын құрал жолының енгізілген, металл бөлшектерін жасаудағы құрал ретінде қолданылатын машиналар класының қазіргі түсінігі орта ғасырдың соңы мен Ағарту дәуірінде ғана қалыптаса бастады. Орта ғасырлардағы сағат жасаушылар және Леонардо да Винчи сияқты қайта өрлеу дәуіріндегі ғалымдар өнеркәсіптік машина құралын жасаудың алғышарттарына қарай адамзаттың технологиялық мүмкіндіктерін кеңейтуге көмектесті. 18-19 ғасырларда, тіпті 20 ғасырдың көп бөлігінде машина құралын жасаушылар оларды соңғы өнімдерді (дайын тауарларды) өндіру үшін қолданатын адамдармен бір адам болды. Дегенмен, осы тамырлардан бүгінгі күні анықталатын машина құралын жасаушылар индустриясы да пайда болды, яғни басқаларға сату үшін машина құралын жасауға маманданған адамдар. Машина құралы тарихшылары көбінесе машина құралының дамуына ең көп ықпал еткен бірнеше маңызды салаларға назар аударады. Тарихи пайда болу ретімен олар: атыс қарулары (жеңіл қарулар мен артиллерия); сағаттар; тоқыма машиналарын; бу машиналары (стационарлық, теңіз, теміржол және басқалары) (Уаттың дәл цилиндрге деген қажеттілігі Боултонның бұрғылау станогын қалай дамырғанын Роу талқылайды); тігін машиналары; велосипедтер; автомобильдер; және ұшақтар. Бұл тізімге басқа да салаларды қосуға болады, бірақ олардың көпшілігі жоғарыда аталған негізгі себептермен байланысты. Мысалы, дөңгелекті элементтердегі подшипниктер – жеке индустрия, бірақ осы индустрияның дамуын қозғаушы күші – жоғарыда аталған көлік құралдары: пойыз, велосипед, автомобиль және ұшақ; сондай-ақ тракторлар, ауыл шаруашылығы құралдары және танктер сияқты басқа да салалар сол бастапқы индустриялардан көп нәрсе алды. Машина құралы Англияда 1700 жылдардың ортасы мен соңындағы өнеркәсіптік революция кезінде тоқыма машиналарын тудырған қажеттілікті қанағаттандырды. Машина құралының дәлдігін арттыруға Генри Модсли бастама көтерді, ал Жозеф Уитворт оны жетілдірді. Модсли 1809 жылы Лондонның Темза өзенінен оңтүстікке қарай Вестминстер жолында орналасқан шеберлік гаджеттерін (Maudslay & Field) жасау және пайдалануды енгізді, бұл туралы 1829 жылы Модслидің жұмысшысы болған Джеймс Насмит растады және Насмит олардың қолданылуын өзінің өмірбаяндық еңбегінде сипаттады. Шеберлік гаджеттерін жасау процесі ежелгі заманға дейін барып жетеді, бірақ Модсли шеберханасында бұрын-соңды болмаған дәрежеде жетілдірілді. Процесс үш шаршы пластинадан басталады, әрқайсысына белгілі бір идентификатор беріледі (мысалы, 1, 2 және 3). Бірінші қадам – 1 және 2 пластиналарын белгілі бір маркермен (қазір көктеу деп аталады) бір-біріне сүртіп, жоғары нүктелерді анықтау, олар болат сырғышпен қолмен сырғызып алынады, ақаулар көрінбейтінше. Бұл шынайы жазық беттерді емес, "доп және ұя" түріндегі қуыс және дөңес беттерді жасайды, өйткені бұл механикалық бейімделу, екі кемел жазықтық сияқты, бір-біріне жылжи алады және жоғары нүктелерді көрсетпейді. Сүртіп, белгілеу 2 пластинасын 1 пластинасына қатысты 90 градусқа бұрып қайталанады, бұл "картоп чипсі" сияқты қисықтықты жою үшін. Содан кейін 3 нөмірлі пластина 1 нөмірлі пластинамен салыстырылады және сол екі сынақта оған сәйкес келуі үшін сырғызылады. Осылайша, 2 және 3 нөмірлі пластиналар бірдей болады. Келесі қадамда 2 және 3 пластиналары бір-бірімен салыстырылады, екі пластина да "доптар" немесе "ұялар" немесе "чиптер" немесе олардың комбинациясы екенін анықтау үшін. Содан кейін олар жоғары нүктелер болмағанша сырғызылады, содан кейін 1 нөмірлі пластинамен салыстырылады. Үш пластинаны салыстыру және сырғызу процесін қайталау миллионнан бір бөлікке дейін дәлдікпен жазық беттерді (белгілеу ортасының қалыңдығы) жасауға мүмкіндік береді. Жер бетіндегі өлшегіштерді жасаудың дәстүрлі әдісі жоғары нүктелерді жою үшін пластиналар арасында сүртілетін абразивті ұнтақты қолданған, бірақ ұнтақты қолмен сырғызу арқылы ауыстыруды жетілдірген Уитворт болды. 1825 жылдан кейін Уитворт Модслиге жұмысқа орналасты және ол жерде Уитворт шеберлік беттік жазықтық гаджеттерін қолмен сырғызуды жетілдірді. 1840 жылы Глазгодағы Британдық ғылымды ілгерілету қауымдастығына ұсынған баяндамасында Уитворт пластиналар арасындағы абразивті материалдың бақылаудың болмауына және тең емес таралуына байланысты ұнтақтаудың туа біткен дәл еместігін атап өтті, бұл пластиналардан материалдың тең емес алынуына әкеледі. Мұндай жоғары дәлдікті шеберлік жазықтық гаджеттерін жасау арқылы машина құралының барлық маңызды компоненттері (мысалы, бағыттағыш беттер, машина жолдары) олармен салыстырылып, қажетті дәлдікке дейін сырғызылуы мүмкін болды. Генри Модсли, Джеймс Насмит және Жозеф Уитворт сияқтылар өндірілетін өнімдерден және ағаш өңдеушілер жұмысынан машина құралын жасау саласына көшу жолын ұстанды. 1840 жылға дейін қолданылған маңызды машина құралдары: сырғымалы станок, бұрандалы станок, мұнаралық станок, фрезерлеу станогы, үлгіні іздейтін станок, форма беру станогы және металл жолақты станогы. Осы машина құралдарымен ондаған жылдар бойы қол жеткізе алмаған алмалы-қайырмалы бөлшектерді жасау мақсатына, ақыры қол жеткізілді. Бүгінде қалыпты саналатын маңызды мысал – бұрандалы бекіткіштердің (гайыкалар мен бұрандалар) стандартизациясы. 19 ғасырдың басына дейін олар жұптарда қолданылды, тіпті бір машинаның бұрандалары да әдетте алмалы-қайырмалы болмады. Станокта қолданылатын фидер бұрандасынан гөрі жоғары дәлдікпен бұрандалы жіпті кесу әдістері әзірленді. Бұл 19 және 20 ғасырдың басында қолданылған ұзындық стандарттарына әкелді. Американдық машина құралын өндірушілердің Екінші дүниежүзілік соғыста одақтастардың жеңісіне үлкен үлес қосты. Соғыс кезінде АҚШ-та машина құралын өндіру үш есеге өсті. Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін тарихтағы ең өнеркәсіптік соғыс болды және соғыс машина құралымен гөрі машина құралымен жеңілді деп жазылған. Машина құралын өндіру әлемдегі шамамен 10 елде шоғырланған: Қытай, Жапония, Германия, Италия, Оңтүстік Корея, Тайвань, Швейцария, АҚШ, Австрия, Испания және басқа бірнеше елдер. Машина құралын жаңарту әлі де әлемдегі көптеген мемлекеттік және жеке зерттеу орталықтарында жалғасуда.
Forerunners of machine tools included bow drills and potter's wheels, which had existed in ancient Egypt prior to 2500 BC, and lathes, known to have existed in multiple regions of Europe since at least 1000 to 500 BC. But it was not until the later Middle Ages and the Age of Enlightenment that the modern concept of a machine tool—a class of machines used as tools in the making of metal parts, and incorporating machine guided toolpath—began to evolve. Clockmakers of the Middle Ages and renaissance men such as Leonardo da Vinci helped expand humans' technological milieu toward the preconditions for industrial machine tools. During the 18th and 19th centuries, and even in many cases in the 20th, the builders of machine tools tended to be the same people who would then use them to produce the end products (manufactured goods). However, from these roots also evolved an industry of machine tool builders as we define them today, meaning people who specialize in building machine tools for sale to others. Historians of machine tools often focus on a handful of major industries that most spurred machine tool development. In order of historical emergence, they have been firearms (small arms and artillery); clocks; textile machinery; steam engines (stationary, marine, rail, and otherwise) (the story of how Watt's need for an accurate cylinder spurred Boulton's boring machine is discussed by Roe); sewing machines; bicycles; automobiles; and aircraft. Others could be included in this list as well, but they tend to be connected with the root causes already listed. For example, rolling element bearings are an industry of themselves, but this industry's main drivers of development were the vehicles already listed—trains, bicycles, automobiles, and aircraft; and other industries, such as tractors, farm implements, and tanks, borrowed heavily from those same parent industries. Machine tools filled a need created by textile machinery during the Industrial Revolution in England in the middle to late 1700s. The advance in the accuracy of machine tools can be traced to Henry Maudslay and refined by Joseph Whitworth. That Maudslay had established the manufacture and use of master plane gages in his shop (Maudslay & Field) located on Westminster Road south of the Thames River in London about 1809, was attested to by James Nasmyth who was employed by Maudslay in 1829 and Nasmyth documented their use in his autobiography. The process by which the master plane gages were produced dates back to antiquity but was refined to an unprecedented degree in the Maudslay shop. The process begins with three square plates each given an identification (ex., 1,2 and 3). The first step is to rub plates 1 and 2 together with a marking medium (called bluing today) revealing the high spots which would be removed by hand scraping with a steel scraper, until no irregularities were visible. This would not produce true plane surfaces but a "ball and socket" concave concave and convex convex fit, as this mechanical fit, like two perfect planes, can slide over each other and reveal no high spots. The rubbing and marking are repeated after rotating 2 relative to 1 by 90 degrees to eliminate concave convex "potato chip" curvature. Next, plate number 3 is compared and scraped to conform to plate number 1 in the same two trials. In this manner plates number 2 and 3 would be identical. Next plates number 2 and 3 would be checked against each other to determine what condition existed, either both plates were "balls" or "sockets" or "chips" or a combination. These would then be scraped until no high spots existed and then compared to plate number 1. Repeating this process of comparing and scraping the three plates could produce plane surfaces accurate to within millionths of an inch (the thickness of the marking medium). The traditional method of producing the surface gages used an abrasive powder rubbed between the plates to remove the high spots, but it was Whitworth who contributed the refinement of replacing the grinding with hand scraping. Sometime after 1825, Whitworth went to work for Maudslay and it was there that Whitworth perfected the hand scraping of master surface plane gages. In his paper presented to the British Association for the Advancement of Science at Glasgow in 1840, Whitworth pointed out the inherent inaccuracy of grinding due to no control and thus unequal distribution of the abrasive material between the plates which would produce uneven removal of material from the plates. With the creation of master plane gages of such high accuracy, all critical components of machine tools (i. e., guiding surfaces such as machine ways) could then be compared against them and scraped to the desired accuracy. Others, such as Henry Maudslay, James Nasmyth, and Joseph Whitworth, soon followed the path of expanding their entrepreneurship from manufactured end products and millwright work into the realm of building machine tools for sale. Important early machine tools included the slide rest lathe, screw cutting lathe, turret lathe, milling machine, pattern tracing lathe, shaper, and metal planer, which were all in use before 1840. With these machine tools the decades old objective of producing interchangeable parts was finally realized. An important early example of something now taken for granted was the standardization of screw fasteners such as nuts and bolts. Before about the beginning of the 19th century, these were used in pairs, and even screws of the same machine were generally not interchangeable. Methods were developed to cut screw thread to a greater precision than that of the feed screw in the lathe being used. This led to the bar length standards of the 19th and early 20th centuries. American production of machine tools was a critical factor in the Allies' victory in World War II. Production of machine tools tripled in the United States in the war. No war was more industrialized than World War II, and it has been written that the war was won as much by machine shops as by machine guns. The production of machine tools is concentrated in about 10 countries worldwide: China, Japan, Germany, Italy, South Korea, Taiwan, Switzerland, US, Austria, Spain and a few others. Machine tool innovation continues in several public and private research centers worldwide.
Қозғалтқыш қуат көздері
Құрал машиналары әр түрлі көздерден қуат алады. Бұрын адам және жануар күші (қранктар, еңкейту тетіктері, жүгіру жолдары немесе жүгіру дөңгелектері арқылы) және су күші (су доңғалағы арқылы) пайдаланылған. Бірақ, 19 ғасырдың ортасында жоғары қысымды бу машиналары дамығаннан кейін, зауыттар көбінесе бу күшіне көшті. Зауыттар гидравликалық және пневматикалық күшті де қолданды. 1900 жылдан кейін электрленгенге дейін көптеген шағын шеберханалар су, адам және жануар күшін пайдалануды жалғастырды. Бүгінде көптеген құрал машиналары электрмен жұмыс істейді; гидравликалық және пневматикалық күш кейде қолданылады, бірақ бұл сирек кездеседі.
Machine tools can be powered from a variety of sources. Human and animal power (via cranks, treadles, treadmills, or treadwheels) were used in the past, as was water power (via water wheel); however, following the development of high pressure steam engines in the mid 19th century, factories increasingly used steam power. Factories also used hydraulic and pneumatic power. Many small workshops continued to use water, human and animal power until electrification after 1900. Today most machine tools are powered by electricity; hydraulic and pneumatic power are sometimes used, but this is uncommon.
Автоматты басқару
Станоктар қолмен немесе автоматты басқару арқылы жұмыс істете алады. Алғашқы станоктар қозғалысын тұрақтандыру үшін инерциялық дөңгелектерді (флайвильдерді) пайдаланды және станокты және өңделетін детальды басқару үшін күрделі тіректер мен рычагтар жүйесіне ие болды. Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін сандық басқару (СБ) станогы жасалды. СБ станоктары өз қозғалысын басқару үшін қағаз лентаға немесе перфокартаға тегілген сандар тізбегін қолданды. 1960 жылдары процеске одан да көп икемділік беру үшін компьютерлер қосылды. Мұндай станоктар компьютерлік сандық басқару (КББ) станоктары деп аталды. СБ және КББ станоктары бірнеше рет бірдей операцияларды дәл қайталай алады және тіпті ең тәжірибелі операторларға қарағанда күрделі детальдарды өндіре алады. Көп ұзамай, станоктар өздігінен кесу және пішіндеу құралдарын ауыстыра бастады. Мысалы, бұрғылау станогында әртүрлі диаметрдегі тесіктер жасау үшін әртүрлі бұрғылау ұштары бар жинақтағыш болуы мүмкін. Бұрын операторлар бұрғылау ұшын қолмен ауыстыруға немесе басқа станцияға детальды жылжытуға мәжбүр болатын. Логикалық келесі қадам – бірнеше станокты біріктіріп, оларды компьютерлік басқарумен басқару болды. Бұлар өңдеу орталықтары деп аталады және детальдарды жасау тәсілін түбегейлі өзгертті.
Machine tools can be operated manually, or under automatic control. Early machines used flywheels to stabilize their motion and had complex systems of gears and levers to control the machine and the piece being worked on. Soon after World War II, the numerical control (NC) machine was developed. NC machines used a series of numbers punched on paper tape or punched cards to control their motion. In the 1960s, computers were added to give even more flexibility to the process. Such machines became known as computerized numerical control (CNC) machines. NC and CNC machines could precisely repeat sequences over and over, and could produce much more complex pieces than even the most skilled tool operators. Before long, the machines could automatically change the specific cutting and shaping tools that were being used. For example, a drill machine might contain a magazine with a variety of drill bits for producing holes of various sizes. Previously, either machine operators would usually have to manually change the bit or move the work piece to another station to perform these different operations. The next logical step was to combine several different machine tools together, all under computer control. These are known as machining centers, and have dramatically changed the way parts are made.
Құрал машиналарын жасау өнеркәсібі
2014 жылы Гарднер Ричерч зерттеу фирмасының мәліметтері бойынша, әлемдік машина жасау құралдары нарығы шамамен 81 миллиард долларлық өндіріс көлемін құрады. Ең ірі машина жасау құралдарын өндіруші – Қытай, оның өндірісі 23,8 миллиард долларды құрады. Германия мен Жапония 12,9 миллиард және 12,88 миллиард доллармен шамалас нәтижелер көрсетті. Оңтүстік Корея және Италия сәйкесінше 5,6 миллиард және 5 миллиард долларлық кіріспен алдыңғы бестікке кірді.
The worldwide market for machine tools was approximately $81 billion in production in 2014 according to a survey by market research firm Gardner Research. The largest producer of machine tools was China with $23.8 billion of production followed by Germany and Japan at neck and neck with $12.9 billion and $12.88 billion respectively. South Korea and Italy rounded out the top 5 producers with revenue of $5.6 billion and $5 billion respectively.