Глава III

зубья нарезались только на половину толщины заготовки. После этого заготовку переворачивали и прорезали зубья насквозь.

Принципы конструирования станков для фрезерования зубьев колес в том виде, как они сложились к середине XIX в., были зафиксированы в упоминавшейся выше обобщающей статье Нэсмита. На рис. 111 пока­зана заимствованная из этой статьи схема несамоходного суппорта и де­лительного устройства на зубофрезерном станке. Схема Нэсмита отли­чается от современных нам, ввиду чего следует сделать о ней несколько кратких замечаний.

Заготовка была неподвижно закреплена между центрами станка на оправке. На той же оправке посажен делительный диск с фикса­

тором, укрепленным на станине. Оправка поворачивалась на требуе­мый угол вручную, нарезание осуществлялось фрезой, приводимой в движение механически. Перемещение фрезы в направлении, перпен­дикулярном оси вращения заготовки, и подача фрезы осуществлялись вращением рукояток суппорта.

К 1846 г. относится интересный документ, составленный талантли­вым механиком Петербургского арсенала Монье, — «Описание действия делительной машины».¹⁵ Это описание фрезерного станка для нарезания зубьев, чертежи которого не сохранились. Однако из текста нетрудно понять, что станок был основан на тех же принципах, что и рассмотрен­ные выше. Материал записки Монье помогает воссоздать процесс наре­зания зубьев, позволяет лучше понять действительно имевший место ход работы, что полезно при анализе конструкций станков данного типа. Как сообщает Монье, после установки и закрепления заготовки цилинд­рического зубчатого колеса на столе станка фиксатор устанавливался на одном из делений той окружности целительного диска, которая соот­ветствовала требующемуся числу зубьев. Затем стол подводился к фрезе, установочное перемещение которой осуществлялось с помощью винтовой пары. После этого приемный шкив, сидевший на оправке фрезы, соеди­нялся с трансмиссионным валом. Процесс работы станка Монье описывал

¹⁶ Архив АИМ, ф. Арсенальный (1 стол), 1845—1849 гг., оп. 18/1, № 268, л. 25—

25 об.

Рис. 111. Принципиальная схема зуборезно-фрезерного стан­ка. 1841 г. По Нэсмиту.

219

так: «Резец, имеющий размеры узкого расстояния промежутка зубьев, первоначально вырезывает промежуток между зубьями по направлению радиуса матки соответственно меньшему расстоянию промежутка; но чтобы дать оному вид сектора с отрезанною вершиною угла, то осталь­ные части, т. е. бока зубца, срезаются поворачиванием делительного круга то влево, то опять вправо до требуемого предела. И таким спосо­бом когда делительный круг совершит свой оборот, матка получит нуж­ную нарезку зубьев».

Станок служил для нарезания всех видов колес. «Разного рода зуб­чатые колесья конические и прямые нарезаются подобным же образом особо для сего по надобности изготовленными резцами. При зубчатых колесьях прямых, кои действуют бесконечным винтом (червячных коле­сах, — Ф. 3.), хотя те же приемы, но наклонение зуба, соответствующее наклонению винта, дается наклонением резца по оси вправо или влево посредством бесконечного винта (червяка на станке, — Ф. 3.)». Таким образом, уровень механизации работы на станке был довольно низким и значительная часть процесса нарезания зубьев требовала применения ручного труда.

На рис. 112 представлен незаконченный эскиз станка для фрезеро­вания зубчатых колес, сконструированного Черепановыми и работав­шего в Выйском механическом заведении.¹⁶ Необходимо подчеркнуть, что этот станок был приспособлен для изготовления конических зубчатых колес. Несмотря на то что чертеж не закончен, он дает достаточную воз­можность ознакомиться с этим станком Черепановых, являющимся ори­гинальным по своей конструкции.

Наличие трех ходовых винтов позволяло перемещать фрезу в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях. Станок был полностью меха­низированным, приводимым в движение от трансмиссии, и уже по одному этому его конструкция являлась прогрессивной. Делительный диск, просуществовавший к тому времени около трех столетий, впервые на станке для фрезерования зубьев был Черепановыми заменен зубчатым колесом.

Обратимся к рассмотрению конструкции станка. Движение воспри­нималось шкивом 1, на одном валу с которым сидело зубчатое колесо 2. Механизм главного движения на чертеже не показан, но нетрудно дога­даться, что с зубчатым колесом 2 находилось в зацеплении другое зуб­чатое колесо меньшего диаметра, на одном валу с которым сидела фреза. Система стоек, на которых была размещена фреза, могла перемещаться в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях, что обеспечивало воз­можность обработки на станке полностью всего профиля зуба. Ходовой винт 3 обеспечивал подачу фрезы для выборки впадин по глубине, ходо­вой винт 4 — по длине зуба, ходовой винт 5 обеспечивал снятие металла для получения впадины заданной ширины. Заготовка зубчатого колеса 6 укреплялась на круглой стойке 7 с помощью шайбы и винта. Круглая стойка 7 была неподвижно скреплена с зубчатым колесом 8. На чертеже не показан штырь или какая-либо защелка, которая фиксировала тре­бующееся положение зубчатого колеса.

При станке имелась таблица, в которой было указано, что при пово­роте колеса 8 на определенное число зубьев будет нарезаться колесо с соответствующим числом зубьев. Таких вариантов могло быть очень много, так как число зубьев колеса 8 было велико (более 120). Таким

¹⁶ НГФ ГИАСО, ф. 47, Альбом Выйского механического заведения.

Рис. 112. Зуборезный станок Черепановых. 1-я полов. XIX в. Альбом Вый­ского механического заведения.

22І

образом, достаточно было найти в таблице число зубьев, которое должно быть нарезано на заготовке, и соответствующее число зубьев разметоч­ного колеса 8, чтобы при пэвороте колеса 8 на это табличное число зубьев была повернута и заготовка на определенный угол. После этого, вращая ходовые винты 3, 4, 5, можно было подвести фрезу к заготовке и получить профиль двух соседних зубьев. Затем, повернув колесо 8 опять на то же число зубьев, можно было нарезать следующую впадину на заготовке зубчатого колеса, и т. д.

В результате рассмотрения чертежа станка для фрезерования зубьев, сконструированного Черепановыми, необходимо сделать тот вывод, что он имел рациональную конструкцию, а делительный механизм был вполне оригинальным и значительно более удобным, чем делительная шайба, ставшая уже ко времени деятельности Черепановых традиционной.

Станки для фрезерования поверхностей

Наиболее ранним применением фрезерования для обработки пло­скостей явилась установка для фрезерования плоскости крупной детали астрономического прибора, осуществленная в Китае в 1668 г.¹⁷ Обра­батываемая деталь была установлена и закреплена на каменном фунда­менте. Две фрезы (или два ее сектора) были прикреплены к балке, имев­шей возможность вращаться вокруг центра, совпадавшего с центром обрабатываемой детали. Глубина резания регулировалась укладкой тяжестей на режущий инструмент. Вся установка приводилась в дви­жение мулом.

Таким образом, идея применения фрез для обработки плоскостей возникла достаточно давно. Однако лишь в начале XIX в. требования производства вызвали к жизни первые конструкции станков, имевших промышленное значение.

Ко второй четверти XVIII в. относится описанный А. К. Нартовым в рукописи «Театрум Махинарум» станок для фрезерования сфероидаль­ных углублений на художественных изделиях из кости. Таким образом, промышленному применению фрезерования поверхностей предшество­вало его использование вне сферы основного общественного производ­ства. Вспомним, что так же обстояло дело и с использованием сложных токарных станков.

На рис. 113 представлен чертеж станка для фрезерования грибооб­разной фрезой внутри костяных бокалов впадин, имевших вид следа от вдавленного шара.¹⁸ При черчении перспектива в изображении дета­лей была плохо соблюдена, особенно неправильно вычерчены зубчатые колеса. Этим данный чертеж невыгодно отличается от других чертежей, представленных в труде А. К. Нартова.

При вращении рукояткой махового колеса К вращалось находившееся на одном валу с ним зубчатое колесо L, бывшее в зацеплении с зубчатым колесом G, посаженным на шпиндель С. Последний имел профиль пере­менного сечения, придававший ему вид балясины, что было сделано с целью украшения. Шпиндель С опирался по концам на подшипники, установленные в стойках В. За стойкой В справа от шпинделя С нахо­дился валик D, служивший его продолжением. На конце валика D было

¹⁷ F. М. F е 1 d h a u s. Von Werkzeugen und Werkzeugmaschinen. . ., стр. 31, 160, 163.

¹⁸ А. К. II a p t о в. Театрум Махинарум. Рукопись. Государственная Публич­ная библиотека им. М. Е. Салтыкова-Щедрина, Отдел рукописей, ф. Эрмитажный, № 160, гл. 18.