Возникновение и развитие лучкового токарного станка

Токарный станок в простейшем виде был известен уже древним народам. До нас дошло некоторое количество деревянных точеных украшений и ножек саркофагов, изготовленных древними греками, однако определенных данных о конструкции их токарных станков не имеется.

В 1949 г. Б. А. Куфтип при раскопках Авневского кургана в Юго-Осетинской автономной области Грузинской ССР обнаружил бронзовый токарный резец, датируемый началом II тысячелетия до н. э. Резец имеет режущие кромки по обоим концам стержня, причем их геометрические формы различны. Находка была исследована проф. Ф. Н. Тавадзе, который установил, что резец мог быть применен для обработки древесины, а также золота и серебра. Материал резца имеет твердость по Бринелю 120 кг/мм³, что почти в три раза превышает твердость серебра и золота.

Под руководством проф. Ф. Н. Тавадзе были проведены исследования золотых и серебряных сосудов, найденных на территории древней Грузии и датируемых началом первого тысячелетия до н. э. Было установлено, что многие из них изготовлялись выдавливанием на токарных станках. Таким образом, распространение применения токарного станка для давильных работ, видимо, предшествовало резанию на нем металлов, поскольку металлических предметов, выточенных на станке, обнаружено не было.

Известен каменный рельеф, относящийся к эллинистической эпохе Египта (около 300 лет до н. э.), на котором можно впервые увидеть токарный станок. Он имел две стойки с центрами, между которыми находилась обрабатываемая деталь. Ее закрепление осуществлялось связыванием концов стоек, далеко выступавших за линию центров. На обрабатываемую деталь набрасывался шнурок, перетягиванием которого обеспечивалось вращение. Один человек вращал деталь, а другой подставлял резец и снимал слой материала.

Древние авторы неоднократно упоминают о токарном станке. Витрувий, написавший сочинение «Об архитектуре  приблизительно в 13—16 гг. до н. э., упоминает о роликах (явившихся частями осадной машины), выточенных на токарном станке, а также о других точеных деталях. В том же сочинении Витрувия содержатся и другие упоминания о токарном станке. Важно заметить, что сам Витрувий считал токарный станок устройством общеизвестным, а потому даже не требующим специального описания.

Первое сведение о гайке, выточенной на токарном станке, относится к 362 г н. э.

Изготовление токарных изделий из древесины, рога, кости и алебастра у римлян было поставлено настолько широко, что там возник специальный термин для обозначения токарного станка — Tornus, и токаря — Tornator. Эти термины перешли затем в романские языки.

На протяжении тысячелетий токарный станок являлся универсальным устройством для формообразования изделий и получения круглых отверстий в тех случаях, когда желательна или необходима была их правильность. Последняя могла быть обеспечена только при вращательном движении изделия или инструмента.

На рис. 2 изображен древний токарный станок, реконструированный Фельдхаузом по сохранившимся изображениям и этнографическим материалам из жизни первобытных народов. Вращение заготовки (в), зажатой между центрами (а, а), достигалось с помощью возвратно-поступательных движений лучка (с), который токарь держал в левой руке. Правой рукой он держал режущий инструмент. Тетива лучка сначала просто скользила по заготовке. Позже тетиву начали обводить один-два раза вокруг заготовки, чтобы сделать вращение более равномерным и увеличить крутящий момент. Работа на таких станках изображена на миниатюре в испанской рукописи XIII в., которая, возможно, заимствовала его из более раннего восточного источника. Миниатюра представляет интерес еще и потому, что на ней видно, в каких тяжелых условиях работал токарь. Вся конструкция станка была нежесткой, и токарю приходилось придерживать ее ногой, что весьма осложняло изготовление крупных и сложных изделий. В XI в. токарные изделия были широко распространены в Грузии. Об этом свидетельствуют сохранившиеся в ряде храмов алтарные преграды, составленные из столбиков, выточенных из алебастра.

Материальная культура славян эпохи до X в. недостаточно исследована. Но начиная с X в. их токарные изделия уже обнаружены археологами. Так, вблизи Чернигова при раскопках так называемой Черной Могилы, датируемой X в., обнаружены шашки, выточенные из кости на токарном станке. Деревянные токарные изделия того времени, как менее стойкие по сравнению с костью, не сохранились.

Примерно к этому же времени относятся обнаруженные на Украине мастерские по изготовлению пряслиц из шифера, которые, как более красивые и удобные, заменили глиняные. Шиферные пряслица изготовлялись, видимо, шлифованием с помощью устройства, близкого к изображенному на рис. 1.

В XIII в. токарные изделия получили на Руси распространение, о чем свидетельствуют многочисленные археологические материалы. Акад. Б.А.Рыбаков сообщает, что деревянные изделия, выточенные на токарном станке, уже имелись даже в провинциальном городке недалеко от Киева (Райковецкое городище). В самом Киеве, в тайнике Десятинной церкви, найдена точеная мисочка, относящаяся к XIII в.

На простейших токарных станках русские мастера работали резцами, сделанными из стали. От долгого нахождения в земле резцы в значительной степени утратили свою форму. Все же Б. А. Рыбаков отмечает, что среди различных железных предметов XI—XII вв. имеется несколько резцов со скошенным краем, которые можно связывать с токарными работами.

На станке с ручным лучковым приводом только правая рука токаря работала непосредственно над изделием, так как левой рукой двигался лучок. Половина всего рабочего времени затрачивалась на обратное вращение заготовки и вызываемые этим отвод и подвод резца. Работа выполнялась в неудобном положении и была весьма утомительной. В этих условиях можно было с достаточной быстротой изготовлять только самые примитивные изделия. Однако такие станки были крайне просты, их было легко изготовить из подручных материалов. Поэтому для производства несложных токарных деревянных изделий, хозяйственной посуды и частей мебели эти станки применялись в течение тысячелетий и получили широкое распространение. Например, в России у кустарей, изготовлявших детскую точеную мебель, они дожили до конца XIX в.

Но даже такие незатейливые станки можно было делать более производительными. Ярким примером этого служит описываемый ниже станок (рис. 3), приводимый в движение лучком вручную, но в то же время снабженный остроумным установочно-зажимным приспособлением, зарядка которого вынесена за пределы станка.

На рис. 3 дана фотография оригинального специализированного токарного станка, предназначенного для обточки черешков деревянных ложек. Станок, изготовленный в XVIII в., хранится в Семеновском кустарно-художественном музее Горьковской обл. Специализация станка для выполнения лишь одной операции на однотипной заготовке деревянной ложки, изготовлявшейся в большом количестве ввиду постоянного спроса, выразилась в создании оригинального установочно-зажимного приспособления, которое является самым старым из всех известных до настоящего времени.

Приспособление состоит из деревянной двузубой вилки. Ее зубья, имеющие желобки, сходятся вместе и образуют цилиндрический канал, диаметр которого несколько меньше диаметра ручки ложки. Зубья вилки вместе с заключенной между ними ручкой ложки стягиваются хомутом, который удерживается силой трения. Таким образом получается веретенообразный комплект, одно острие которого составляет заостренный черешок вилки, а другое — заостренный конец ручки ложки. Этот комплект ставится на станок остриями в ямки стоек — бабок. Задняя «бабка» может несколько отклоняться от вертикали, что компенсирует небольшие отклонения в размерах ложек по длине. Ограничение отклонения обеспечивается вкладыванием деревянного клинышка. Таким образом, приспособление с установленное и закрепленной в нем деталью отделено от станка. Комплект может собираться отдельным лицом параллельно с обработкой заготовки на станке, что дает возможность значительно ускорить работу и привлечь неквалифицированную рабочую силу для выполнения простой и физически легкой операции.