Šobrīd virpa ir plaši pazīstama. Tās izveides vēsture sākas mūsu ēras 700. gados. Pirmie modeļi tika izmantoti kokapstrādei, 3 gadsimtus vēlāk tika izveidota iekārta darbam ar metāliem.
Pirmie pieminējumi
700. gados p.m.ē. tika izveidota iekārta, kas daļēji atgādina modernu virpu. Tās pirmās veiksmīgās palaišanas vēsture sākas ar koka apstrādi ar sagataves rotācijas metodi. Neviena instalācijas daļa nebija izgatavota no metāla. Tāpēc šādu ierīču uzticamība ir diezgan zema.
Tajā laikā virpai bija zema efektivitāte. Ražošanas vēsture ir atjaunota pēc saglabātajiem rasējumiem un rasējumiem. Lai atritinātu sagatavi, bija nepieciešami 2 spēcīgi mācekļi. Iegūto produktu precizitāte nav augsta.
Informācija par instalācijām, kas neskaidri atgādina virpu, vēsture aizsākās 650. gadā pirms mūsu ēras. e. Taču šīm mašīnām kopīgs bija tikai apstrādes princips – rotācijas metode. Pārējie mezgli bija primitīvi. Apstrādājamā detaļa tika iekustināta vārda tiešākajā nozīmē. Tika izmantots vergu darbs.
12. gadsimtā radītajiem modeļiem jau bija piedziņas līdzība un tie varēja iegūt pilnvērtīgu produktu. Tomēr instrumentu turētāju vēl nebija. Tāpēc bija pāragri runāt par produkta augsto precizitāti.
Pirmo modeļu ierīce
Vecā virpa iespīlēja sagatavi starp centriem. Rotācija tika veikta ar rokām tikai dažus apgriezienus. Griešana tika veikta ar stacionāru instrumentu. Mūsdienu modeļos ir līdzīgs apstrādes princips.
Kā piedziņu sagataves rotācijai amatnieki izmantoja: dzīvniekus, loku ar bultām, kas piesietas ar virvi pie izstrādājuma. Daži amatnieki šiem nolūkiem uzbūvēja sava veida ūdens dzirnavas. Taču netika novērots būtisks veiktspējas uzlabojums.
Pirmajai virpai bija koka daļas, un, palielinoties mezglu skaitam, ierīces uzticamība tika zaudēta. Ūdens ierīces ātri zaudēja savu nozīmi remonta sarežģītības dēļ. Tikai 14. gadsimtā parādījās vienkāršākais disks, kas ievērojami vienkāršoja apstrādes procesu.
Agrīnie izpildmehānismi
No virpas izgudrošanas līdz vienkāršākā piedziņas mehānisma ieviešanai uz tās ir pagājuši vairāki gadsimti. Varat to iedomāties staba formā, kas ir piestiprināts vidū uz rāmja, kas atrodas apstrādājamā priekšmeta augšpusē. Viens očepas gals ir saistīts ar virvi, kas ir aptīta ap sagatavi. Otrais tiek fiksēts ar kājas pedāli.
Šis mehānisms darbojās veiksmīgi, taču nevarēja nodrošināt nepieciešamosniegumu. Darbības princips tika balstīts uz elastīgās deformācijas likumiem. Nospiežot pedāli, virve tika nospriegota, stabs bija saliekts un piedzīvoja ievērojamu slodzi. Pēdējais tika pārnests uz sagatavi, iekustinot to.
Pagriežot izstrādājumu par 1 vai 2 apgriezieniem, stabs tika atbrīvots un atkal saliekts. Ar pedāli meistars regulēja pastāvīgu okera darbību, liekot sagatavei nepārtraukti griezties. Tajā pašā laikā rokas bija aizņemtas ar instrumentu, veicot koka apstrādi.
Šis vienkāršākais mehānisms tika mantots no šādām mašīnu versijām, kurām jau bija kloķa mehānisms. 20. gadsimta mehāniskajām šujmašīnām vēlāk bija līdzīgs piedziņas dizains. Uz virpām ar kloķa palīdzību tie panāca vienmērīgu kustību vienā virzienā.
Pateicoties vienveidīgai kustībai kapteinis sāka saņemt pareizas cilindriskas formas izstrādājumus. Pietrūka tikai mezglu stingrības: centri, instrumentu turētāji, piedziņas mehānisms. Frēžu turētāji bija izgatavoti no koka, kā rezultātā apstrādes laikā tie izspiedās.
Bet, neskatoties uz uzskaitītajiem trūkumiem, kļuva iespējams ražot pat sfēriskas daļas. Metālapstrāde joprojām bija grūts process. Pat mīkstie sakausējumi ar rotāciju nepadevās īstai virpošanai.
Pozitīva attīstība darbgaldu projektēšanā bija daudzpusības ieviešana apstrādē: dažāda diametra un garuma sagataves jau tika apstrādātas vienā mašīnā. Tas tika panākts ar regulējamiem turētājiem un centriem. Tomēr lielas detaļas prasīja ievērojamuvedņa fiziskās izmaksas, lai ieviestu rotāciju.
Daudzi amatnieki ir pielāgojuši spararatu no čuguna un citiem smagiem materiāliem. Inerces un gravitācijas spēka izmantošana atviegloja hendlera darbu. Tomēr joprojām bija grūti sasniegt rūpniecisko mērogu.
Metāla daļas
Galvenais darbgaldu izgudrotāju uzdevums bija palielināt mezglu stingrību. Tehniskās pārbūves sākums bija metāla centru izmantošana, kas nostiprina sagatavi. Vēlāk jau tika ieviesti zobrati, kas izgatavoti no tērauda detaļām.
Metāla daļas ļāva izveidot skrūvējamās griešanas mašīnas. Stingrība jau bija pietiekama mīksto metālu apstrādei. Atsevišķas vienības tika pakāpeniski uzlabotas:
- tukšs turētājs, vēlāk saukts par galveno bloku - vārpstu;
- koniskās pieturas bija aprīkotas ar regulējamiem mehānismiem, lai mainītu pozīciju visā garumā;
- virpas darbs tika atvieglots, izgudrojot metāla instrumentu turētāju, taču, lai palielinātu produktivitāti, bija nepieciešama pastāvīga skaidu evakuācija;
- Čuguna gulta palielināja konstrukcijas stingrību, kas ļāva apstrādāt ievērojama garuma daļas.
Ieviešot metāla mezglus, kļūst grūtāk atritināt apstrādājamo priekšmetu. Izgudrotāji domāja par pilnvērtīgas piedziņas izveidi, vēloties likvidēt cilvēka roku darbu. Pārvades sistēma palīdzēja īstenot plānu. Tvaika dzinējs vispirms tika pielāgots sagatavju rotēšanai. Pirms tam bija ūdens dzinējs.
Izgriezuma kustības vienmērīgumsinstruments tika veikts ar tārpa zobratu, izmantojot rokturi. Tā rezultātā detaļas virsma kļuva tīrāka. Maināmie bloki ļāva realizēt universālu darbu pie virpas. Mehanizētās struktūras gadsimtu gaitā ir uzlabojušās. Taču līdz mūsdienām mezglu darbības princips ir balstīts uz pirmajiem izgudrojumiem.
Zinātniskie izgudrotāji
Šobrīd, pērkot virpu, vispirms tiek analizētas tehniskās specifikācijas. Tie nodrošina galvenās apstrādes iespējas, izmērus, stingrību, ražošanas ātrumu. Agrāk līdz ar mezglu modernizāciju pakāpeniski tika ieviesti parametri, pēc kuriem modeļus salīdzināja savā starpā.
Mašīnu klasifikācija palīdzēja novērtēt konkrētas mašīnas pilnības pakāpi. Pēc savākto datu analīzes Andrejs Nartovs, pašmāju izgudrotājs no Pētera Lielā laika, uzlaboja iepriekšējos modeļus. Viņa ideja bija īsta mehanizēta mašīna, kas ļauj veikt dažāda veida rotācijas ķermeņu apstrādi, griezt pavedienus.
Nartova dizaina pluss bija iespēja mainīt kustīgā centra griešanās ātrumu. Viņi arī nodrošināja maināmus zobratu blokus. Iekārta un iekārta pēc izskata atgādina modernu vienkāršu virpu TV3, 4, 6. Mūsdienu apstrādes centriem ir līdzīgas vienības.
18. gadsimtā Andrejs Nartovs pasaulei iepazīstināja ar pašpiedziņas suportu. Vada skrūve pārraidīja instrumenta vienmērīgu kustību. Henrijs Modslijs, angļu izgudrotājs, iepazīstināja ar savulīdz gadsimta beigām svarīga mezgla versija. Tās konstrukcijā asu kustības ātruma izmaiņas tika veiktas, pateicoties atšķirīgā vītnes soļa virziena skrūvei.
Galvenie mezgli
Virpas ir ideāli piemērotas 3D detaļu virpošanai. Mūsdienu mašīnas pārskats satur galveno komponentu parametrus un īpašības:
- Gulta - galvenais noslogotais elements, mašīnas rāmis. Izgatavots no izturīgiem un cietiem sakausējumiem, galvenokārt tiek izmantots perlīts.
- Atbalsts - saliņa rotējošu instrumentu galviņu vai statiska instrumenta piestiprināšanai.
- Vārpsta - darbojas kā sagataves turētājs. Galvenais spēcīgais rotācijas mezgls.
- Papildu bloki: lodīšu skrūves, bīdāmās asis, eļļošanas mehānismi, dzesēšanas šķidruma padeve, gaisa atgaisotāji no darba zonas, dzesētāji.
Mūsdienu virpa satur piedziņas sistēmas, kas sastāv no sarežģītas vadības elektronikas un motora, bieži vien sinhrona. Papildu opcijas ļauj noņemt skaidas no darba zonas, izmērīt instrumentu, piegādāt dzesēšanas šķidrumu zem spiediena tieši uz griezuma vietu. Iekārtas mehānika tiek izvēlēta individuāli ražošanas uzdevumiem, un no tā ir atkarīga arī aprīkojuma izmaksas.
Suportam ir mezgli gultņu novietošanai, kas ir uzstādīti uz lodveida skrūves (lodveida skrūvju pāris). Uz tā ir uzstādīti arī elementi saskarei ar bīdāmajām vadotnēm. Mūsdienu mašīnās eļļošana tiek piegādāta automātiski, tās līmenis tvertnē tiek kontrolēts.
Pirmajās virpās kustībainstrumentu veica cilvēks, viņš izvēlējās tā kustības virzienu. Mūsdienu modeļos visas manipulācijas veic kontrolieris. Šāda mezgla izgudrošana prasīja vairākus gadsimtus. Elektronika ir ievērojami paplašinājusi apstrādes iespējas.
Vadība
Pēdējā laikā plaši izplatītas ir CNC metāla virpas – ar ciparu vadību. Kontrolieris kontrolē griešanas procesu, uzrauga asu stāvokli, aprēķina kustību atbilstoši iestatītajiem parametriem. Atmiņa saglabā vairākus griešanas posmus līdz gatavās daļas izejai.
CNC metāla virpām var būt procesa vizualizācija, kas palīdz pārbaudīt uzrakstīto programmu pirms instrumenta kustības. Visu griezumu var redzēt virtuāli, un koda kļūdas var savlaicīgi novērst. Mūsdienu elektronika kontrolē ass slodzi. Jaunākās programmatūras versijas ļauj identificēt bojātu rīku.
Metodika instrumenta turētāja salauztu ieliktņu kontrolei ir balstīta uz ass slodzes līknes salīdzināšanu normālas darbības laikā un tad, kad tiek pārsniegts avārijas slieksnis. Izsekošana notiek programmā. Informāciju analīzei kontrolierim nodrošina piedziņas sistēma vai jaudas sensors ar iespēju digitalizēt vērtības.
Pozīcijas sensori
Pirmajām mašīnām ar elektroniku bija gala slēdži ar mikroslēdžiem, lai kontrolētu galējās pozīcijas. Vēlāk uz dzenskrūves tika uzstādīti kodētāji. Pašlaik tiek izmantoti augstas precizitātes lineāli, kas var izmērīt dažus mikronus.
Aprīkots ar apļveida sensoriem un rotācijas asīm. Vārpstas komplektu varēja kontrolēt. Tas ir nepieciešams, lai īstenotu frēzēšanas funkcijas, kuras veica darbināmais instruments. Pēdējais bieži tika iebūvēts tornī.
Instrumenta integritāti mēra, izmantojot elektroniskās zondes. Tie arī atvieglo enkura punktu atrašanu, lai sāktu griešanas ciklu. Zondes var izmērīt iegūto detaļas kontūru ģeometriju pēc apstrādes un automātiski veikt korekcijas, kas tiek iekļautas atkārtotā apdarē.
Vienkāršākais mūsdienu modelis
TV 4 virpa ir apmācības modelis ar vienkāršāko piedziņas mehānismu. Visa vadība ir manuāla.
Rokturi:
- regulējiet instrumenta pozīciju attiecībā pret rotācijas asi;
- iestatiet vītnes griešanas virzienu pa labi vai pa kreisi;
- tiek izmantoti, lai mainītu galvenās piedziņas ātrumu;
- noteikt vītnes soli;
- ietver instrumenta garenvirziena kustību;
- ir atbildīgi par mezglu nostiprināšanu: astes kāts un tā spalviņas, galvas ar priekšzobiem.
Spararati pārvieto mezglus:
- tailstock spalva;
- gareniskā kariete.
Dizains nodrošina apgaismojuma ķēdi darba zonai. Drošības ekrāns aizsargekrāna veidā aizsargā darbiniekus no skaidām. Iekārtas dizains ir kompakts, kas ļauj to izmantot klasēs, servisa telpās.
TV4 skrūvējamā virpa ir vienkāršakonstrukcijas, kur nodrošinātas visas nepieciešamās sastāvdaļas pilnvērtīgai metālapstrādes konstrukcijai. Vārpsta tiek virzīta caur pārnesumkārbu. Instruments ir uzstādīts uz balsta ar mehānisku padevi, ko vada skrūvju pāris.
Izmēri
Vārpstu darbina asinhrons motors. Maksimālais sagataves izmērs var būt diametrā:
- ne vairāk kā 125 mm, ja tiek apstrādāta virs suporta;
- ne vairāk kā 200 mm, ja apstrāde tiek veikta virs gultas.
Centros iespīlētās sagataves garums nav lielāks par 350 mm. Samontētā mašīna sver 280 kg, maksimālais vārpstas ātrums ir 710 apgr./min. Šis rotācijas ātrums ir izšķirošs apdarei. Barošana tiek piegādāta no 220 V tīkla ar frekvenci 50 Hz.
Modeļa īpašības
TV4 mašīnas pārnesumkārba ir savienota ar vārpstas motoru ar ķīļsiksnas transmisiju. Uz vārpstas rotācija tiek pārraidīta no kastes, izmantojot vairākus pārnesumus. Apstrādājamās detaļas griešanās virzienu var viegli mainīt, fāzējot galveno motoru.
Ģitāru izmanto, lai pārsūtītu rotāciju no vārpstas uz suportiem. Ir iespējams pārslēgt 3 padeves ātrumus. Attiecīgi tiek sagriezti trīs dažādu veidu metriskie pavedieni. Svinskrūve nodrošina vienmērīgu un vienmērīgu pārvietošanos.
Rokturi nosaka balsta dzenskrūves pāra griešanās virzienu. Rokturi arī nosaka padeves ātrumu. Suports pārvietojas tikai garenvirzienā. Montāžas ir jāieeļļo manuāli saskaņā ar mašīnas noteikumiem. Savukārt zobrati ņem taukus no vannas, kurā tie darbojas.
Iekārtāspēja strādāt manuāli. Šim nolūkam tiek izmantoti spararati. Zobstienis sakrīt ar zobstieni un zobratu. Pēdējais ir pieskrūvēts pie rāmja. Šis dizains ļauj, ja nepieciešams, iekļaut mašīnas manuālu vadību. Līdzīgs rokrats tiek izmantots, lai pārvietotu astes sviru.
