История станков до 50-х годов XX в.

Категория:
Композиция в технике


История станков до 50-х годов XX в.

Интересно проследить, как относились к форме станков (в том числе и токарных по дереву) в те времена, когда они создавались еще ремесленными, а не индустриальными методами. Для объемно-пространственной структуры станков XV—XVII вв. и даже более позднего времени, вплоть до первой половины XIX в., характерно полное или почти полное раскрытие механизма. Несущая основа станка, большей частью деревянная, была легкой — небольшие нагрузки не требовали особой жесткости.

Токарный станок 1 (Германия) на рис. 101, а, приводимый в действие педалью, натягивающей веревку, другой конец которой прикреплен к гибкой консоли, датирован 1395 г. Наивный механизм? Однако стоит посмотреть на сложнейшие деревянные точеные детали, украшающие, например, алтари старинных соборов, чтобы проникнуться искренним уважением к этой древней технике. Правда, тут еще трудно говорить о форме станка — уж слишком проста и обнажена конструкция. Почти на 100 лет моложе винторезный станок 2 на рис. 101, а (1480 г.). Он устроен гораздо сложнее. Этот небольшой станок часового мастера имел поперечный ход ползуна, более развитое основание, и по сравнению со станком 1 на рис. 101, а здесь уже уместно говорить о форме, ибо ей уделяется определенное внимание — этого требовала сложность и тонкость самой работы мастера. В деталях начинают появляться профили, фаски, и такую форму уже не назовешь примитивной.

Токарно-винторезный станок 1578 г., описанный французским математиком и механиком того времени Жаком Бессо-ном (рис. 101, б), отделяет от станка 1 на рис. 101, а уже около 200 лет. И хотя он приводится в действие тем же натяжением веревки с грузом на конце, но перед нами развитая конструктивная система довольно сложного механизма. Остроумный принцип действия обеспечивал возможность регулировки поперечной передачи. Значительно возросла точность в изготовлении деталей. Однако нас в данном случае интересует прежде всего форма. Парадоксально, но ее здесь как бы нет вообще в нашем нынешнем понимании. Конструкция и форма здесь синонимы. Сложная уже объемно-пространственная структура балочно-стоечного характера, целиком открытая, в гораздо большей степени ассоциируется именно с конструкцией, ибо глаз не находит в пространстве никаких замкнутых, обособленных объемов. Для нас это скорее строительная конструкция, нежели станочно-машинная форма.

Любопытна конструкция токарного станка, созданного гением Леонардо да Винчи в 1500 г. (рис. 101, в). Станок приводится в действие педалью с перекинутой от нее через блок веревкой, но важнейший элемент здесь — маховое колесо, создающее инерционность движения заготовки, зажатой в центрах. Кажется, и здесь рановато говорить о форме станка, но вот что интересно: крупное маховое колесо, быстро вращающееся при работе педалью, уже несет своеобразную информацию именно о машине в нашем современном представлении.

Людям XX в. свойственно иногда смотреть на технику прошлого, если не иронически, то по крайней мере снисходительно. Но если представить общий уровень знаний и технических возможностей несколько столетий назад, многое удивляет и восхищает в решениях станков. Механики того времени сделали столько поразительных изобретений, что многие из них пережили века, сослужив огромную службу всему человечеству. Вспомним, какое значение придавал К. Маркс появлению механического суппорта. По его мнению, это приспособление заменило не какое-либо орудие труда, а саму человеческую руку.

Если технические усовершенствования прошлых веков были историческими вехами в технике, то форме и тогда, и много позже не придавали столь серьезного значения. Станок исправно выполнял свою основную функцию, и мастер-ремесленник был вполне удовлетворен, а если принимался за его усовершенствование, то лишь для того, чтобы облегчить труд и сделать его более производительным. Судя по высказываниям крупных механиков прошлого, само понятие «форма станка» если и употреблялось ими (например, в трудах известного французского ученого и инженера XVII в. Шарля Плюмье, переведенных на русский язык по указанию Петра I), то отнюдь не в эстетическом плане, но, что весьма показательно, в связи с попытками добиться более рациональной компоновки, большей компактности станка, и тем не менее эта открытая структура была подлинно красива.

Целый технологический цикл металлообработки показан на рис. 101, д—от ковки и токарной обработки заготовок до их продольной сверловки для изготовления ружейных стволов (1740—1760 гг.). В этих еще простых по объемно-пространственной организации деревянных в основе станках заметно отношение к форме как к самостоятельному эстетическому началу машины. Обработка опор, ползунов, стоек, спиц колеса отражает стремление одухотворить машину, привести ее в соответствие с общим стилем своего времени — классицизмом. И все же композиционное решение целиком относится к эпохе деревянных станочных конструкций, возникших на заре станкостроения еще в римскую эпоху. Только с постепенным вытеснением деревянных конструкций металлическими происходят весьма существенные изменения машинных форм — всего их характера, объемно-пространственной структуры и тектонической основы. Коренным образом изменяется система отношений элементов — не деревянных, но металлических.

На рис. 101, г показан скользящий суппорт Брама (1794 г., Bramah’s patent slide rest) [122, p. 79]. Как существенно изменился весь характер формы! Появились выкружки, многие детали сложных конфигураций выполнены из одной металлической заготовки, что было невозможно в дереве с его специфическим восприятием нагрузок. Значительно уменьшились сечения элементов, а ба-лочно-стоечные деревянные системы уступили место сложным литым станинам. Металл преобразил всю тектоническую основу станка. В результате уже в первой половине XIX в. резко изменились формы станков, хотя процесс этот начался еще в койце XVIII в. Изменяется не только основной конструкционный материал, но и вся основа технологии. Литые станины позволили совершенно иными путями, чем в дереве, добиваться жесткости и устойчивости станков. Качественно изменилось распределение и восприятие нагрузок. К тому же многоступенчатые шкивы, многочисленные шестерни, сложные системы передач визуально изменили и всю объемно-пространственную структуру, становившуюся все более сложной. Причиной, вызвавшей быстрое качественное изменение структуры станков, был переход к массовому индустриальному производству— ремесленные станки прошлого с их малой производительностью не могли больше удовлетворять резко возросшие общественные потребности.

Характерными примерами этих изменений служат станки на рис. 101, е—л: е—фрезерный станок Г. Силвера (1835 г.); ж—металлообрабатывающий станок Э. Уитни (1820 г.); з—револьверный станок С. Фирша (1848 г.); и—фрезерный станок Ф. Хау и Э. Рута (1848 г.); к— фрагмент металлорежущего станка (1848 г.); л—фрезерный станок Ф. Хау (1850 г.).

Как происходило формообразование станков во второй половине XIX в. и отличалось ли оно от процессов, характерных для первой половины столетия, прежде всего по быстроте изменения форм? Анализ форм станков, показанных на рис. 102, а—л (от 1851 по 1903 гг.), позволяет сделать некоторые выводы. Прежде всего заметна тенденция так организовать литую станину, чтобы она как единое целое приняла на себя максимум конструктивных функций. Если, например, у долбежного станка на рис. 102, б (середина XIX в.) станина еще многоэлементна, если основание и стойки ее во многом напоминают деревянные конструкции, то у станков на рубеже нашего столетия (рис. 102, к, л) формы станин стали близки к современным — это хорошо развитые литые формы, приспособленные нести все остальные элементы станка,— в полном смысле слова «многофункциональные» станины. Заметно и другое явление: форма становится все более обобщенной. Сравните станки на рис. 102, б и к, г и и. Не важно, что у них разные функции,— существенно, как принципиально изменился весь характер формы, ее пространственная и тектоническая основы. Часть технической структуры станка постепенно начинает уходить внутрь литого корпуса, и, думается, это было началом проявления тех объективных закономерностей формообразования, которые позже привели к станкам нашего времени с их «закрытыми» структурами и предельно лаконичными формами. Однако было бы ошибочным считать, что эти процессы формообразования станков и машин, да и вообще всей техники, развиваются прямолинейно. Напротив, за период того же XIX в. можно заметить немало отступлений от общей линии формообразования. Однако для понимания происходившего важно раскрыть общие тенденции объективного развития техники, которые в конечном счете определяли и пути развития формы. Начало XIX в. в станкостроении привлекло внимание к форме, да иначе и не могло быть, ибо она объективно существенно изменялась. Но внимание это определялось не столько эстетическим осмыслением задач и требованиями общественного вкуса, сколько чисто практической необходимостью по возможности целесообразно организовать буквально на глазах усложнявшуюся техническую структуру. Конструктор невольно обращался к форме, выделял ее уже как объект решения среди других задач и начинал все больше понимать ее значение.

За формами различных металлообрабатывающих станков второй половины XIX — начала XX вв. (долбежных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных, винторезных и др.) стоит уже не мелкая ремесленная мастерская и даже не мануфактурное производство, а заводские цехи с их дифференцированными технологическими циклами. Как изменилась форма менее чем за столетие! По существу, появилась совершенно новая объемно-пространственная структура со сложным хитросплетением зубчатых колес, шкивов, валов… Изменился весь тектонический характер, сами линии машинной формы. И сделало это прежде всего литье. То, что раньше приходилось создавать сочленением деревянной балки со стойкой, теперь достигалось плавным изгибом литой станины, выносом мощной консоли. Именно литье в производстве станков не постепенно, а сразу разрушило традиционные связи между техникой и архитектурой.

Наступал век машинной формы, но формы, уже утратившей ту естественную теплоту связей с человеком, которые были характерны для станков и машин периода досерийного производства. Понадобилось почти два столетия, прежде чем вновь вспомнили о форме станка: оказалось, что дальнейший рост производительности труда зависит не только от технических параметров станка, но и от степени организованности и красоты его формы.

В рамках данной книги не было возможности всесторонне проанализировать даже важнейшие тенденции формообразования в области техники, однако такие исследования в наше время приобретают все большую актуальность. И это понятно, так как композиционные качества станка машины, прибора, средств транспорта, бытового оборудования и т. п. становятся не менее важными показателями, чем эксплуатационные параметры изделий.

Блистательный период в развитии русского станкостроения связан с именем гениального инженера-механика Андрея Константиновича Нартова (1693—1756 гг.). Творческая биография Нартова тесно связана с деятельностью Петра I, который в 1712 г. обратил внимание на любознательного молодого мастера «навигацкой школы» и перевел его в собственную «токарню». Успехи Нартова определили его командировку за рубеж для изучения европейской техники. Исследователи творчества Нартова указывают, в частности, что этот выдающийся механик своего времени является первым изобретателем механического суппорта, созданного задолго до официально признанной даты его изобретения за рубежом. Конструкции Нартова поражают не только оригинальными приемами конструктивных решений, всякий раз стоящими на уровне изобретения, но и высочайшей художественной культурой. Трудно найти в истории техники более изящные формы, чем созданные Нартовым в первой половине XVIII в.

На рис. 103, а — е показано несколько его станков. Модель а—токарный станок (по терминологии Нартова, «пуклова-тая машина»); б—винторезный станок («первая винтовальная машина»); в— строгальный станок («конусная машина»); г—станок для обработки торцовых поверхностей; д—резцы и сверла Нартова; е—копировально-токарный станок для нанесения винтовых линий на боковых поверхностях («улиточная машина»). Перед нами богатые, сложно декорированные архитектурные композиции—то это стиль барокко, то машина предстает перед нами в формах классической ордерной системы. Но при всей декоративности формы эти станки вполне текто-ничны. Изысканные детали, тончайшая резьба, тщательная орнаментация рабочих элементов (струбциночных зажимов, барашков, резцедержателей, рукояток) превращают станок в подлинное произведение искусства. Поражает профессиональное знание архитектуры, виртуозность композиции.

Но, разумеется, такими были далеко не все станки—ведь нартовские предназначались для царской мастерской. В XVIII в. подавляющее большинство станков продолжало создаваться для производства. Такие «рабочие» станки были лишены специального декора, а украшения если и появлялись, то носили весьма скромный, подчиненный характер. Но это не значит, что «рабочие» станки не обладали эстетическими достоинствами. Многие из них (в большинстве случаев дошедшие до нас в гравюрах, чертежах и других документах) также демонстрируют высокую эстетическую культуру, свидетельствуя о тонком художественном вкусе мастеров прошлого и внимании, с которым они относились к отработке каждой детали конструкции.

Сохранившиеся станки эпохи Ренессанса и более позднего времени вплоть до начала XIX в. сегодня стали достоянием крупнейших музеев мира, бесценным материалом для изучения истории материальной и духовной культуры, характера связей между утилитарным и эстетическим, пользой и красотой.

В нашем кратком анализе исторических тенденций формообразования в технике мы не можем не коснуться, пусть в самом общем виде, тех процессов, которые происходили на этапе становления советского станкостроения во второй половине 20-х годов. На рис. 104, а типичный станок 1 уже далекого теперь времени— токарно-винторезный типа РУЖ Ижевского завода, выпуск 1926 г. Форма его во многом еще напоминает станки начала XX в. Горизонталь станины покоится на высоких литых опорах, вся техническая структура раскрыта. Есть что-то очень архаичное в этой форме. Большинство станков были именно такими, но в то же время начинали создаваться станки с формой гораздо более современной. Таков, например, поперечно-строгальный станок 2 с ходом ползуна 500 мм завода «Самоточка» 1926 г. (рис. 104, а). Этот первый советский «шеппинг» не назовешь архаичным. По всему видно, что конструкторы позаботились о целостности его формы.

Крупный токарно-винторезный станок с высотою в центрах 200 мм — ДИП завода «Красный пролетарий» — был гордостью советских станкостроителей (рис. 104, г). Его освоение по сложности и значимости задач историки техники сравнивают с борьбой за создание первого советского трактора. Высокими для своего времени были технические параметры этого станка: большое число оборотов шпинделя, удобная система переключения скоростей, высокая степень точности обработки, и, что важно для предмета нашего изложения, форма этого станка вполне соответствовала его техническим данным. Это осмысленно гармонизованная форма; общая композиционная уравновешенность, четкая координация формообразующих линий говорят о высокой квалификации и культуре конструкторов, создававших на заре первых пятилеток такие станки.

По-своему выразителен горизонтально-расточной станок мод. Р-80 завода им. Свердлова (Ленинград, 1931 г.). Это один из первых наших горизонтально-расточных станков, и хотя здесь еще ощущается некоторая дробность формы, есть что-то от характера старых станков, но заметны и новые веяния в формообразовании (рис. 104, д). Интересен общий силуэт, красиво прочерчены вертикальные стойки.

Горьковский завод фрезерных станков в годы третьей пятилетки освоил модели, форма которых была в то время весьма современной (рис. 104, б). Для нее характерна не только целостность, но, пожалуй, даже образность—это запоминающийся станок, острохарактерный по своей форме «вертикальный фрезер».

По-своему интересными были станки с более раскрытой технической структурой. Таким своеобразным инженерным «сооружением» предстает перед нами крупный колесно-токарный станок 1939 г. с высотой центров 950 мм и расстоянием между центрами 2700 мм (рис. 104, е). Завод «Двигатель революции» в Горьком выпускал эти станки для обточки бандажей колесных пар. И в данном случае хорошо заметен собственный подход конструкторов к трактовке формы — строго геометризованной, без обтекаемостей, с подчеркнутыми гранями, плоскостями и углами. Композиция очень выразительна, хотя ей, по нашим сегодняшним представлениям, чуть-чуть не хватает целостности в решении нижней части.

Глядя на вальцетокарный станок большой мощности со скоростным режимом резания, выпускавшийся Краматорским заводом тяжелого станкостроения в первую послевоенную пятилетку, можно с полным основанием говорить уже об осмысленном решении композиционных задач (рис. 104, ж). Чувствуется, что здесь решение композиции вылилось в самостоятельную задачу. Огромный станок исключительно целостен: все крупные формообразующие его элементы отлично соподчинены друг с другом; подчеркнут их ритм; заметна четкость в решении системы пропорций и выраженность горизонтальных членений.

Остро выразителен токарный полуавтомат на рис. 104, з с двумя приводными бабками; с передним и задним суппортами. В отличие от предыдущей композиции здесь развивается иная концепция формообразования — это мягко округлые формы, местами многоступенчатые, пластичные, с интересными ритмами теней и света. Низко опущенная горизонталь основной направляющей четко организует и объединяет всю форму. Думается, что и сегодня этот токарный полуавтомат для обработки средних коренных и шатунных шеек коленчатых валов может служить практическим примером последовательного и осмысленного композиционного решения.

Координатно-расточной прецизионный станок (рис. 104, в), выпущенный в первые послевоенные годы, по подходу к решению формы вообще представляет некое новое явление для того периода. В этой форме присутствуют уже все основные черты современных станков — автоматов и полуавтоматов. Причем заметно стремление не просто рационально скомпоновать станок, но сделать композицию выразительной. Культура формы любого станка наглядно выражается в единстве характера его формы. В данном случае в каждом элементе расточного станка четко выражен единый характер. Скоординированы основные формообразующие линии, проведена единая пластическая разработка, о чем свидетельствует, в частности, решение мест разъемов и примыканий. Интересно выражена и тектоника этого станка—тектоника сборно-сочлененной конструкции, нашедшая затем в нашем станкостроении широкое распространение.

За два десятилетия, о которых идет речь, советское станкостроение прошло гигантский путь. И вместе с совершенствованием технических параметров непрерывно совершенствовались формы. Достаточно сравнить станки на рис. 104, в, ж, з со станком 1 на рис. 104, а, чтобы в полной мере представить себе масштаб этих изменений. Эти 20 лет—целая эпоха не только технического прогресса, но и роста эстетической культуры проектировщиков. Однако в работах по истории советского станкостроения этого периода, где приводятся многочисленные сведения о путях освоения новых станков, проблемы собственно композиции даже не упоминаются.

Обращаясь к истории техники и в том числе станкостроения, невольно задаешься вопросом: если дизайн как особая область деятельности возник лишь в начале нашего столетия, а практически получил мощное развитие с 30—40-х годов, то как же инженер создавал прекрасные станки и машины, украшающие сегодня многие музеи мира, без участия художника-конструктора? От ответа на этот вопрос во многом зависит понимание того, как идет развитие формы в технике, какова специфика задач инженера и дизайнера, каков характер их сотрудничества. Дело в том, что речь не может идти о некоем обезличенном, среднестатистическом инженере. Подлинный конструкторский талант немыслим без глубокого чувства формы, понимания ее значения. Настоящий конструктор любуется своей машиной не только как чисто утилитарным объектом, но и как красивой, гармоничной формой, своего рода технической скульптурой, в образной форме запечатлевающей в себе все значения и смыслы изделия. Но в наше время предельной дифференциации конструкторских задач именно это чувство единства, целостности формы как-то постепенно и незаметно утрачивалось инженером, оставаясь разве что в авто- и особенно авиастроении, где форма ни на минуту не исчезает из поля зрения генерального конструктора. Поэтому так возросло значение дизайна—незаменимого средства сохранения целостности и отдельных изделий и всей предметной среды.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум