Введение

Металлообрабатывающий токарный станок с револьверной головкой – это тип металлообрабатывающего токарного станка, используемый для серийного производства идентичных деталей, которые, благодаря природе процесса резания, обычно взаимозаменяемы. Он произошел от более ранних токарных станков путем добавления револьверной головки – индексируемого держателя инструмента, позволяющего выполнять несколько операций резания последовательно, используя различные режущие инструменты, без необходимости для оператора выполнять подготовительные работы между ними (например, устанавливать или снимать инструменты) или контролировать траекторию инструмента. Последнее обусловлено тем, что траекторией инструмента управляет станок, либо по принципу шаблона, посредством механических ограничителей, задаваемых перемещением револьверной головки и упорами, либо посредством цифровых сервоприводов в станках с числовым программным управлением. Название происходит от того, что первые револьверные головки имели форму уплощенного цилиндрического блока, установленного на суппорте токарного станка, способного вращаться вокруг вертикальной оси и имеющего по всем сторонам выступы для крепления инструментов, что отдаленно напоминало вращающуюся орудийную башню. В Великобритании и странах Содружества обычно используется термин "капстанный токарный станок", хотя оба термина также используются для обозначения различий: см. ниже раздел "Капстан против револьверной головки".

История

Торрентные станки стали незаменимыми для производства взаимозаменяемых деталей и массового производства. Первый токарный станок с револьверной головкой был построен Стивеном Фитчем в 1845 году для изготовления винтов для ударно-кремневых механизмов пистолетов. В середине девятнадцатого века потребность во взаимозаменяемых деталях для револьверов Colt усилила роль токарных станков с револьверной головкой в достижении этой цели в рамках "американской системы" производства оружия. Аналогичные требования предъявлялись также при производстве часов и велосипедов. Кристофер Спенсер изобрел первый полностью автоматизированный токарный станок с револьверной головкой в 1873 году, что привело к разработке конструкций, использующих кулачковые или гидравлические механизмы.

Типы

Существует множество вариантов башенного токарного станка. Их можно классифицировать, главным образом, по размеру (малый, средний или большой), способу управления (ручной, механически автоматизированный или автоматизированный с помощью компьютера – цифровое программное управление (ЧПУ) или компьютерное числовое управление (CNC)), и ориентации станины (горизонтальная или вертикальная).

Архетипичный: горизонтальный, ручной

В конце 1830-х годов в Великобритании был запатентован "капстанный токарный станок" с револьверной головкой. Первый американский токарный станок с револьверной головкой был изобретен Стивеном Фитчем в 1845 году. Классическим токарным станком с револьверной головкой, и первым по порядку исторического появления, является горизонтальный, ручной токарный станок с револьверной головкой. Термин "токарный станок с револьверной головкой" без дополнительных уточнений до сих пор понимается как относящийся к этому типу. Формирующими десятилетиями для этого класса станков были 1840-е – 1860-е годы, когда основная идея установки индексируемой револьверной головки на станок для ручной работы или двигательный станок была разработана, усовершенствована и распространена из первоначальных мастерских на многие другие заводы. Среди важных конструкторов инструментов, внесших вклад в эту разработку, были Стивен Фитч, Gay, Silver & Co., Элиша К. Рут из Colt, Дж. Д. Алворд из Sharps Armory, Фредерик В. Хоу, Ричард С. Лоуренс и Генри Д. Стоун из Robbins & Lawrence, J. R. Браун из Brown & Sharpe и Фрэнсис А. Пратт из Pratt & Whitney. Позже различные конструкторы этих и других фирм внесли дальнейшие усовершенствования.

Полуавтоматические

Иногда машины, подобные описанным выше, но с механической подачей и автоматической индексацией башни в конце обратного хода, называют "полуавтоматическими башнями токарными станками". Это различие в терминологии нечеткое и не всегда соблюдается. Термин "башенный токарный станок" охватывает все типы таких станков. В 1860-х годах, когда были разработаны полуавтоматические башенные токарные станки,

Автоматический

В 1870-х – 1890-х годах был разработан и распространен механически автоматизированный "автоматический" токарный станок с револьверной головкой. Эти станки способны выполнять множество циклов обработки деталей без участия человека. Таким образом, обязанности оператора, которые уже были значительно сокращены благодаря ручному токарному станку с револьверной головкой, были еще больше уменьшены, а производительность возросла. В этих станках используются кулачки для автоматизации перемещения и индексации револьверной головки, а также открытия и закрытия патрона. Таким образом, цикл обработки детали выполняется аналогично тому, как сложный кукольный механизм в часах с кукушкой демонстрирует автоматическое представление. Малые и средние автоматические токарные станки с револьверной головкой обычно называют "винторезными станками" или "автоматическими винторезными станками", а более крупные – "автоматическими патронными станками", "автоматическими винторезными станками с патроном" или просто "патронными станками". Станки-автоматы, которые в докомпьютерную эпоху подразумевали механическую автоматизацию, уже достигли высокой степени развития к началу Первой мировой войны.

Компьютерное числовое управление

Когда закончилась Вторая мировая война, цифровая вычислительная машина была готова перейти от огромной лабораторной диковинки к практической технологии, способной начать распространяться в бизнесе и промышленности. Появление автоматизации на базе компьютеров в станках посредством числового программного управления (ЧПУ) и затем компьютерного числового программного управления (КЧПУ) в значительной степени, но не полностью, вытеснило ранее существовавшие ручные и механически автоматизированные станки. ЧПУ-башни позволяют автоматизированно выбирать инструменты. Токарные станки с ЧПУ могут быть горизонтальной или вертикальной ориентации и оснащаться шестью отдельными инструментами на одной или нескольких башнях. Такие станки могут работать в двух плоскостях на каждую башню, при этом для сложных работ возможно использование до шести плоскостей. Различия в терминологии в основном обусловлены различиями в употреблении в Великобритании и странах Содружества по сравнению с США.

Полые шестиугольники

Полые шестоугольные башенные токарные станки конкурировали с плоскими башенными станками, создавая полость внутри обычной шестоугольной башни, что позволяло обрабатываемой детали проходить сквозь нее во время резания, подобно тому, как деталь проходит над плоской башней. В обоих случаях основная идея заключалась в повышении жесткости за счет возможности точения относительно длинных деталей без значительного вылета инструмента, который был бы необходим при использовании обычной, не плоской и не полой башни.

Контрольный токарный станок

Термин "мониторный токарный станок" ранее (1860-е – 1940-е годы) использовался для обозначения класса небольших и средних ручных токарных станков с револьверной головкой, применяемых для обработки относительно небольших деталей. Название было вдохновлено военными кораблями класса "монитор", револьверная головка которых напоминала башню этих кораблей. Сегодня станки подобной конструкции, такие как Hardinge DSM 59 и его многочисленные клоны, все еще распространены, но термин "мониторный токарный станок" больше не употребляется в отрасли.

Башни для инструментальных столбов и башни для хвостовых стволов

Башни можно устанавливать на небашенные токарные станки (настольные, двигательные, инструментальные и т.д.), крепя их к суппорту, задней бабке или к обоим. Как правило, такие башни меньше, чем башни токарных станков с башнями, и обычно не обеспечивают возможности перемещения и фиксации, как на токарном станке с башней, но позволяют последовательно переключать инструменты с помощью индексации.