Токарный станок начала XIX века со столешницей — Музей Старинных Инструментов

Основной материал

Следующий вопрос – из чего делать самодельный токарный станок? Ответ вроде бы очевиден: из металла, ведь не может же быть станок слабее заготовки? А как первобытные деревом сверлили камень? Как древние египтяне деревом и медью (бронзы тогда еще не было) строили пирамиды? И см. выше о главном вопросе станкостроения.

Токарный станок для обработки древесины можно сделать из металла (поз. 1 на рис.), металлодревянным, поз. 2, из подручных материалов с минимальным использование металла, поз. 3 и даже… без станины, поз. 4. Так вот, на любом из них достаточно опытный и аккуратный мастер может долгое время регулярно работать с максимальной для дерева точностью. Древесина – не только благородный, но и благодарный материал.

Что такое гдп

Принцип действия ГДП показан на рис.:

Для нее подходит любая консистентная смазка: тавот, солидол, циатим, фиол. Но лучше всего – шахтол, спецсмазка для горных машин и механизмов. В силу тяжелых условий работы они, как и автомат Калашникова, делаются с большими зазорами между трущимися частями, но скорострельности от них не требуется.

Токарный станок начала xix века со столешницей — музей старинных инструментов

Размер столешницы - 1430х480х20мм
Размер станины - 1430х140мм
Высота ножек - 880мм
Общая высота станка - 1080мм
Ножки размером 150х60мм и ножки диаметром - 40мм, основание ножек 135х70мм
Диаметр вала - 40мм
4х ступенчатый шкив диаметром - 70мм, 90мм, 110мм и 148мм
4х ступенчатый маховик диаметром - 580мм, 590мм, 610мм и 630мм
Размер педали - 800х100мм

Немного истории.
История токарных станков начинается в III-IV-м веке до Н.Э. И, как и большинство ремесленных инструментов, впервые обнаружено в Египте.

Первые токарные станки были лучкового типа, где движение заготовки идет сначала в одну сторону, а потом, возвратным движением, возвращается обратно. Для движения тетивы необходимы были большие усилия и две руки. Соответственно для работы на таком станке требовалось два человека.

Так же были станки с тетивой и рычажного типа. Применение лучковых станков встречалось в Эфиопии аж в 1960 годах.

Встречались так же станки с рычажным приводом, где так же требовались усилия 2х человек. Со временем лучковые станки эволюционировали, и уже в XIV веке к ним приспособили педаль, а функцией возврата занималась упругая жердь.

Далее по эволюционной шкале, где-то в XVI века, следует станок с маховиком и ручным приводом. Где, опять же, было задействовано 2 человека.

И вот мы наконец приближаемся к нашему станку. В конце XVIII-го, начале XIX-го веков появляется гибридный токарный станок с маховиком и ножным приводом.

Наш станочек обзавелся большим чугунным маховиком с несколькими скоростями работы, всё это дело крепится на 40мм вал, который установлен в мощные деревянные ножки.

Роль станины выполняет дерево с чугунными полозьями закрепленными на болты. По полозьям ходит подвижный суппорт на мощном креплении с быстро откручиваемыми винтами. Заготовка крепится на трехзубный патрон и упирается в подвижную заднюю бабку.

Станок несколько отличается от своих собратьев наличием широкой столешницы, возможно, или скорее всего, это говорит о том что станок был модифицирован/изготовлен под определенного мастера и определенные задачи.

Вот такая вот вместо простого описания станка вышла занятная статья о истории токарных станков. Ну и на последок сравните с современным станком фирмы Hegner

1. Главная
2. Коллекции
3. Токарный станок начала XIX века со столешницей

А если без мотора?

Энергонезависимый токарный станок по дереву может пригодиться и в наши дни; скажем, на даче или необорудованной стройплощадке. Мускульной силы нормально развитого человека достаточно для обточки заготовок из обычного строевого леса диаметром прим. до 150 мм.

На такой случай возможны 2 варианта (см. след. рис.): старый добрый станок с ножным приводом (размеры его важнейшего узла – кривошипа даны справа вверху); подробнее о нем см. далее, и обработка на козлах с ручным приводом бечевой (справа внизу на рис.).

Бабки

Казалось бы, сделать бабки токарного станка, да заднюю еще и с вращающимся центром, без прецизионных токарных работ невозможно. Нет, возможно – используя явление масляной гидродинамической подушки (ГДП). Это, кстати, один из способов ответа на вопрос: как на станке с точностью 1 сделать детали для станка точности 0,2.

В машиностроении ГДП используется редко, т.к. для ее образования и стабилизации станок с закрепленной в нем заготовкой должен поработать на холостом ходу 2-5 мин. Если сменный урок всего 10 деталей, то ежесменные потери рабочего времени будут до часа-получаса, что в массовом производстве «зашкаливает».

Делать или покупать?

Первый вопрос, который надо решить: раз некоторые обязательные затраты (см. далее) неизбежны, то нет ли возможностей приобрести станок для обработки древесины, не влезая в кредит и не урезая бюджет? Есть, и очень неплохие.

Если вам подвернется по разумной цене старичок УБДН-1 (слева на рис.) или его современные аналоги (в центре), не зевайте! Дома ничего переоборудовать не надо: мотор до 350 Вт с двойной изоляцией обмоток. Станок включается в обычную розетку, заземление не требуется. И вы получите в одном изделии:

1. Циркулярную пилу;
2. Электронаджак для заточки инструмента и др;
3. Фуговальный станок;
4. Дисковый шлифовальный станок;
5. Горизонтально-сверлильный станок;
6. Токарный станок для обработки древесины.

Еще вариант, скорее всего, подешевле, но уже только для горизонтальной сверловки и токарки – станина для дрели, превращающая ее в токарный станок, справа на рис. Станины сверлилок под дрель продают уже чуть не на улицах вразнос, а вот о токарных известно далеко не всем.

Если все же металл

Всей совокупности качеств дубовой станины вполне достаточно для токарной обработки дерева. Применение для этой цели в массовом производстве металла диктуется экономическими соображениями: просто себестоимость металлического изделия, предназначенного для непрерывной 3-х сменной эксплуатации, оказывается много меньше, чем деревянного. 1 куб. м выдержанного дуба стоит гораздо дороже центнера обычной конструкционной стали.

Мастера-любители, не зная об этом, часто «прочности ради» делают станины токарных станков по дереву из швеллера. Но получается грубо даже для «деревянной» точности (слева на рис.), а сторцевать рабочие поверхности швеллеров в домашних условиях мало реально.

Гораздо надежнее в этом отношении станина из спаренных труб (слева на след. рис.): при сварке ее ведет меньше, исправить перекос можно, притянув станину болтами к основанию, и возможно добиться расхождения центров изготовленных кустарным способом бабок в 0,2 мм и менее. Чертежи сварной трубчатой станины токарного станка по дереву из дрели также приведены на рис.

Задняя бабка

Конструкции вращающихся центров токарных станков по металлу (вверху на рис. справа) и по дереву (там же внизу) принципиально не отличаются, только «деревянный» рассчитан на многократно меньшие нагрузки. Но в работе, особенно домашней, существенное отличие есть: осевые отверстия в точеных деревянных деталях сверлят крайне редко, т.к. их прочность от этого сильно снижается – дерево, в отличие от металла, легко трескается. Т.е., отказавшись от пиноли под сменные рабочие органы, можно упростить конструкцию задней бабки до пригодности к изготовлению «на колене» с небольшой долей простых заказных токарных работ.

Типовая конструкция задней бабки токарного станка по дереву показана на рис. ниже. Справа там же – вкладыш с вращающимся центром в деревянную заднюю бабку, сделанный из петли гаражной двери. Здесь также используется ГДП, и хвостовик центра подгоняется к обойме аналогично валу передней бабки, но проще и легче: зазор между штырем и гнездом гаражной петли ок. 0,5 мм и, как правило, узел оказывается пригодным в работу без подгонки и притирки.

Некоторые затруднения вызывает только фиксация центра от обратного продольного хода. Нарезать трапецеидальную резьбу и сделать к ней стопорный сухарь или эксцентрик дома нереально, а обычную метрическую резьбу стопорный винт быстро сомнет. Выход – плавающая алюминиевая втулка.

История и эволюция

Далее в тексте вам встретятся технические решения эффективные, но мастерам-любителям малоизвестные, т.к. в промышленности они по тем или иным причинам не применяются или применяются ограниченно. Однако изготовление самодельного токарного станка для обработки древесины они могут упростить и облегчить настолько, что из электроинструмента в некоторых случаях можно будет ограничиться ручной дрелью.

Станкостроение тысячелетия развивается под знаком решения проблемы: как на станке точностью, к примеру, в 1 условную единицу длины сделать детали станка с точностью, допустим, 0,2 тех же единиц? И т.д., и т.п. Чтобы понять, как техника дошла до жизни такой, полезно будет ненадолго обратиться к истории.

Прародитель всех вообще станков для обработки материалов вращением – приспособление, с помощью которого люди неолита добывали огонь и сверлили рог, кость, камень, поз. 1 на рис; в последних случаях под сверло из дерева или кости подсыпали абразив из мокрого кварцевого песка.

Первобытные кельты на том же принципе придумали токарный станок с ножным приводом, поз. 2; центра делались из заостренных обожженных кольев твердого дерева. В Англии сей агрегат в ходу до сих пор у мастеров-мебельщиков. Лес там по кварталам не рубят.

Откупив на повал пару-тройку лесин, мастер потом охапками выносит к трассе готовые ножки, балясины и т.п. В ремесле подобного типа станок дожил прим. до начала XVIII века, поз. 3, хотя заготовка в нем вертится туда-обратно и мастеру приходится дополнительно отвлекаться, чтобы переворачивать резец.

В Древнем Египте уже в эпоху Среднего Царства был хорошо известен токарный станок с лучковым приводом, поз. 4. «Мотором» был, естественно, раб. В русской деревенской общине (в миру) с ее крепкими традициями взаимопомощи и взаимовыручки лучковый токарный станок дожил в глубинке до… 80-х годов прошлого века!

Массовое индивидуальное деревянное строительство в планы пятилеток никоим образом не включалось, зато советское руководство в провинции смотрело сквозь пальцы на самовольную лесозаготовку в ограниченных размерах для собственных нужд или на несанкционированную закупку в леспромхозах диких бревен за универсальную советскую валюту крепостью 40 об. и вместимостью поллитра.

Для тонкой и/или мелкой работы ножной станок с бечевой и лучковый не годились: в дереве всегда есть неоднородности, а маховиком – гасителем крутильных колебаний была сама заготовка. Радикальные усовершенствования токарного станка ввел мастер Феодор в Древней Греции прим. в 400 г до н. э, поз. 6.

Он дополнил ножной привод, во-первых, кривошипом – теперь заготовка вращалась в одну сторону. Во-вторых, сделал центра вращающимися и снабдил один из них захватом для удержания заготовки. В-третьих, ввел в кинематическую схему тяжелый маховик. Отдельные станки такой конструкции находились в эксплуатации на промышленных предприятиях до начала электрификации промышленности, поз.

Электрифицированный токарный станок по дереву (поз. 8 на пред. рис.) практически не изменился с конца XIX в (см. также рис. ниже):

• а – ротор мотора и др. массивные детали привода не требуют применения отдельного маховика;
• б – в зажимной патрон можно ставить различные наконечники для разного рода заготовок (см. далее) или сверло;
• в – подручник с поворотной полкой-упором для резца, установленный на подвижной каретке, дает возможность вести множество разнообразных рабочих операций;
• г – задняя бабка с вращающимся центром позволяет довести точность обработки до максимально возможной на дереве;
• д – винт подачи пиноли задней бабки (см. далее) дает возможность проводить сложную обработку заготовки в деталь в один установ. Дерево в процессе обработки поддается под давлением держателя и центра. Если задняя бабка закреплена жестко, заготовка в процессе обработки разбалтывается. Станок приходится останавливать и делать переустанов болванки, что никоим образом не способствует качеству работы.

История токарного дела

Какое дерево?

Да, но какое брать дерево? Лучше всего – дуб без дефектов, выдержанный, прошедший полную естественную усушку и усадку. Токарные станки из качественного дуба 100 и более летней давности работают и посейчас. А что до самодельщины – станина и бабки дубового (в прямом смысле) станка делаются очень просто, см. далее.

Если же дубовых пиломатериалов подходящего качества нет, то можно обойтись и обычной строевой сосной, но станину придется делать по рамно-балочной силовой схеме. В англосаксонских странах, где дубы давно на учете поштучно, такие домашние токарные станки весьма распространены.

Чертежи «английского» токарного станка по дереву со станиной из обычного строевого дерева даны на рис; размеры в дюймах. Это фактически стародавний ножной станок с кривошипом, приспособленный под электропривод. Чтобы вернуть его к энергонезависимому виду, достаточно среднюю стойку станины продлить до низу, поставить на лапу и замонтировать педаль с шатуном, кривошипом и маховиком, см. выше.

Мотор от стиралки

Скорость вращения асинхронного электромотора можно менять ступенчато переключением обмоток. Моторы такого типа ставят в некоторые модели стиральных машин (в стиралки с непосредственным приводом барабана только такие) и в напольные вентиляторы с переключением обдува.

Чертежи токарного станка по дереву с мотором от стиральной машины даны на рис.:

Мотор от стиралки с непосредственным приводом барабана как привод токарного станка для обработки дерева имеет большое преимущество: его подшипниковые узлы рассчитаны на большую несбалансированную нагрузку, поэтому точить можно будет самую вязкую и свилеватую древесину. Но с сучками дело обстоит хуже: маховик – только ротор мотора, и резец на них будет дергаться.

Передняя бабка

Устройство типовой передней бабки токарного станка для обработки древесины дано слева на рис. Токарки по металлу в ней и так много для любителя, а шейки вала и гнезда крышек под подшипники нужно точить с той же точностью, что и конус Морзе.

Для самодельной передней бабки с использованием ГДП понадобится, кроме покупных резьбовых деталей: шпильки М12-М20 для вала, гаек и шайб к ним, еще кусок бронзовой (не латунной!) фольги толщиной 0,2-0,35 мм и, на обойму, стальная трубка со стенками достаточной толщины (см. справа на рис.). Делается весь сборочный узел след. образом:

1. Трубка на обойму обрезается точно в размер по толщине деревянного корпуса бабки, и запрессовывается в него;
2. Корпус с обоймой кладут плашмя кладут плашмя и рассверливают трубку по диаметру резьбового вала;
3. Внутренние углы отверстия обоймы сглаживают ручной шабровкой – римером – как это делается при монтаже кондиционеров;
4. Из бронзовой фольги вырезают прямоугольник высотой по толщине корпуса бабки и шириной в 3 диаметра вала (для М12 36 мм, для М16 48 мм), его уголки немного обрезают под 45 градусов. В 3 диаметра, потому что бронзовый вкладыш должен чуть-чуть не сходиться краями, а π=3,1415926…
5. Из той же фольги циркулем-балеринкой с двумя иглами вырезают 6-8 бронзовых шайб;
6. Шайбы по очереди зажимают ладонями между фанерками с наклеенной на них мелкой шкуркой и, поворачивая руками туда-обратно, снимают заусенцы;
7. Вал оборачивают той же шкуркой и, сжимая ее рукой, протягивают вал несколько раз с проворотом, чтобы немного снять острые ребра резьбы;
8. Оборачивают вал фольгой и пробуют всухую вставить в обойму. При необходимости повторяют операцию 7. Нужно, чтобы вал в обертке из фольги входил туго и в обойме с трудом проворачивался рукой;

9. Вынимают вал, снимают фольгу и накручивают на него одну из гаек до места;

10. Обильно промазывают резьбу вала консистентной смазкой;
11. Той же смазкой смазывают обойму внутри;
12. Накладывают с одной стороны обычную стальную и 3-4 бронзовых шайбы, каждую обильно смазывая той же смазкой;
13. Снова оборачивают вал фольгой и вставляют его в обойму;
14. Накладывают в обратном порядке шайбы с другой стороны, также обильно смазывая;
15. Наворачивают и затягивают другую гайку так туго, чтобы вал можно было еле-еле провернуть рукой;
16. Гайки временно фиксируют контргайками;
17. Кладут заготовку плашмя и сверлят сквозные отверстия под шплинты;
18. Шпинтуют штатные гайки. Лучше всего отрезками велосипедных спиц, у них очень высокая прочность на сдвиг;
19. Собирают бабку, ставят на место ее шкив;
20. Крутят шкив руками, пока не станет вращаться туго, но без заеданий;
21. Собирают привод станка и запускаю его на холостом ходу на минимальной скорости шпинделя (на самой медленной передаче), пока мотор не наберет полные обороты. Если надо – подталкивают шкив рукой;
22. Повторяют п. 21 на максимальной скорости шпинделя (на самой быстрой передаче);
23. Ставят на месте захват заготовки – узел готов к работе.

Если же вы не доверяете всякой там шибко умной физике (хотя узлы с ГДП держат точность не хуже аналогов на трении качения), то на рис. – чертежи подшипникового узла, одинаково пригодного для самодельной циркулярной пилы и токарного станка по дереву. В последнем случае плоская подошва с боковыми опорами не нужна – круглый корпус просто вставляют в корпус бабки и фиксируют винтом. Вместо пильного диска ставят или планшайбу, или переходник с конусом под зажимной патрон (дет. 6).

Подручник

Простейший подручник для резца – кусок доски с прибитой/привинченной к нему деревянной бобышкой. Но для тонкой работы такой не годится: во время точки фасонных деталей нужно поворачивать полку (упор) резца, не ослабляя крепления самого подручника и не смещая его.

Привод

Работа мускульным мотором это, конечно, на любителя: сейчас электричество есть практически везде. В крайнем случае можно запитаться и от автоаккумулятора через преобразователь напряжения. Если вы встретите где-либо в других статьях по данной теме что-то вроде: тяните к себе 3-фазный кабель, делайте защитное заземление, покупайте мотор на 3-5 кВт, не верьте слону, что он буйвол.

Гораздо важнее обороты шпинделя. Частота его вращения не должна превышать 600-700 об/мин, иначе резко растет вероятность «закусывания» резца и возникновения травмоопасной ситуации. Лучше всего ограничиться оборотами, устанавливаемыми в пределах (60-70) – (300-400) 1/мин. Тогда возможны след. варианты привода:

• Асинхронный мотор с двойной изоляцией и конденсаторным пуском механическая передача.
• Двигатель того же типа 2-4 скоростной.
• Привод от электродрели.

Просто мотор

Не просто, потому что регулировать скорость вращения асинхронного электромотора изменением питающего напряжения нельзя: лавинообразно растет скольжение ротора и соотв. падает вращающий момент. Делать мощный преобразователь частоты сложно и дорого. Остается только 2-3 ступенчатая механическая передача.

Ременная или цепная – они гасят рывки из-за неоднородностей заготовки, а шестеренчатая, наоборот, их усиливает. Плюс – тяжелый ротор, тяжелые шкивы, упругий ремень. Инерция привода на кручение получается такая, что можно точить сплошь суковатые чураки формы на срезе, с кругом ничего общего не имеющей. Минус – нужно заказывать или искать точеные шкивы.

Станина

Металлическая и дубовая станины токарного станка для дерева имеют свои преимущества и недостатки. Но комбинируя деревянные силовые (несущие) элементы с усиленными металлическими крепежными, возможно получить станину, которая делается «на колене» ручным инструментом электродрель и прослужит не менее 20-30 лет.

Конструкция комбинированной станины токарного станка по дереву показана на рис.:

Основной конструкционный материал – стандартный дубовый брус 100х100 длиной 3 м. Габаритная длина станины 1,2 м. Чертеж в масштабе, недостающие размеры можно снять и пересчитать в мм с него. Если хорошего дуба есть больше, длину станины можно увеличить до 1,5-2 м.

Примечание: по принципиально такой же силовой схеме сделан мини-токарный станок по дереву, см. след. рис. К нему подойдет мотор от 2-3 скоростного напольного вентилятора, см. выше, с передачей 1:1.

В заключение

Сделать станок и работать на нем вещи разные не только в промышленности. Поэтому напоследок см. подборку видео о том, как – точить дерево на станке и сделать из болгарки копировальный станок по дереву для выточки балясин: