История развития по производству металлоизделий

8 Сентября 2014

До начала  XIX века производство гаек и болтов происходило достаточно примитивным способом, что было причиной отсутствия единой нарезки.  До конца XVIII в. на крепеж крупногабаритных размеров она набивалась кузнецом, который в процессе ковки использовал для этого специальные штампы. Для получения мелкой резьбы применялись простые устройства, служившие прообразом современным токарным станкам. Производимые таким образом болты и гайки не обладали стабильным профилем, что затрудняло их использование.

Первый станок, где  нарезка резьбы была в определенной степени стандартизирована,  изобретён Ж. Бессоном в 1568 году.  Основой управления движения резца  в нем служила  система шкивов. Резец приводился в движение ходовым винтом, который обеспечивал равномерность нарезки. Работал станок от ножного привода посредством нажатия на педаль. В неизменном виде он был в обиходе мастеров достаточно долгое время, однако к  1800 году  его подвергли достаточно серьезным усовершенствованиям. В конструкции появились зубчатая передача и подвижный суппорт, что позволило увеличить точность движения ходового винта, а значит, и нарезки резьбы. Несмотря на произошедшие изменения, задавать разный размер резьбы в зависимости от диаметра обрабатываемой заготовки по-прежнему было невозможно.

Немого терминологии: под шагом резьбы понимают расстояние между верхними точками двумя соседних витков по направлению оси винта. Наружный диаметр резьбы – это диаметр цилиндра, который очерчен по верхним точкам нарезки, а внутренний  - по ее впадинам.

Шотландский инженер Насмит, вспоминая свою работу на подобном устройстве, говорил о низкой эффективности этого процесса, так как каждое смешивание болтов и гаек производило неразбериху, приводившую к задержкам и непредвиденным тратам. Каждую пару гайка-болт приходилось маркировать сразу при изготовлении, чтобы определить их соответствие друг другу. При ремонте механизмов повышенной сложности это вызывало настоящий хаос.

В 1800 году в этой области поработал английский изобретатель Г. Модсли. Он был создателем первого токарно-винторезного станка, использование которого давало возможность получать крепежные резьбовые элементы любого диаметра, при этом шаг нарезки мог также быть выбран любым.

Инженер, который работал в одно время с изобретателем, Ч. Хольтзапффель написал труд в пяти томах на тему «Токарная и слесарная обработка». В нем он писал, в частности, о том, что Модсли за период с 1800 по 1810 годы совершил технический переворот в этой сфере. По его словам, устаревший, полный несовершенства и случайностей способ был заменен современным, точным и имевшим научное обоснование, на который современные инженеры могут опираться в своих трудах.

Изобретенный Модсли станок многие годы служил основным средством для нарезания резьбовых соединений и изготовления болтов и гаек. Его недостатком является наличие отходов при этом процессе, так как для производства требуется снятие стружки. Современные способы позволяют избежать этого, так как используют в качестве основного метода обработки металла не токарную обработку, а метод пластической деформации.

Вкратце данную процедуру можно описать так: заготовку пропускают между плоскостей двух плашек, из них одна является неподвижной, а вторая нет. На их рабочие поверхности нанесена резьба, и при прокатывании она зеркально отпечатывается на заготовке. В сравнении с традиционными винторезными станками, потери материала здесь не происходит, и в этом главное  отличие и преимущество этого метода.

В середине XIX был создан станок для изготовления гаек, где применялся метод горячей ковки. Его разработал американский изобретатель У. Уорд из Порт-Честера, что в штате Нью-Йорк. В отличие от описанного выше устройства, при работе на этом станке, металлическая заготовка подвергалась нагреву до температуры 870 градусов, что в значительной степени облегчало ее деформацию. Разогретый пруток  проходит через плашки, которые выдавливают на нем резьбу. В дальнейшем станок был слегка видоизменен, и появилась возможность обходиться без нагрева. Для того чтоб получить резьбу с использованием метода холодной деформации, рабочие плашки изготавливались из материала с увеличенными характеристиками прочности, а сам станок оснащен более мощным двигателем. Резьба, полученная таким способом, была более точной и имела высокую прочность. Это метод получил название холодной накатки, и сегодня является основным для массового производства такого резьбового крепежа, как болты, винты и гайки.

Современное производство этих изделий сегодня поставлено на поток и в отличие от  применявшегося всего сто лет назад процесса, при котором каждый фрагмент металла отрезался и обрабатывался индивидуально, использует непрерывную подачу заготовок, отрезаемых от катушки проволоки. Она вставляется в станок, который отрезает элемент нужной длины, и подвергает воздействию формообразующих штампов, в процессе также нарезается резьба нужного шага и диаметра. Этот способ является основным для изготовления гаек, болтов и прочих резьбовых элементов и обеспечивает точность, высокую производительность и прочность производимой продукции.