Когда из третьего класса мы перешли в четвёртый, я был очень рад и взволнован. Потому что наконец-то закончились эти малышовые, почти что детсадовские и вообще девчонские уроки труда с вырезанием цветных бумажечек, раскрашиванием открыточек и пришиванием пуговиц. Теперь же нас, мальчишек, отвели в самую настоящую мастерскую, где пахло опилками, лаком и нагретым железом. И новый учитель с гордостью показывал и поделки, сделанные старшими ребятами, и инструменты, и верстаки, а главное – станки, не игрушечные, а тоже настоящие!
Мой папа работал на заводе, и был он (так и сейчас говорят) «станочник широкого профиля» – то есть умел работать на самых разных станках. Дома в углу на кухне у нас стоял токарный станок – маленький, собранный отцом в свободное время из списанных запчастей, с электродвигателем от точильного круга, но работающий! И я уже знал, что такое «патрон», «суппорт», «задняя бабка» и «резец», чем ужасно гордился. И летом под папиным руководством уже смог выточить себе деревянную палочку – идеально ровную и круглую, как простым ножиком за всю жизнь никогда не выстругаешь!
А ещё отец рассказывал мне, что токарный станок – самый древний в мире, что его называют «матерью всех станков». И потому в цехе важны все – и шлифовщики, и сверлильщики, и фрезеровщики, но токари всегда пользовались особенным почётом. А ещё папа рассказывал про то, как в его школе (а в школу он пошёл во время войны) старшие ребята делали для всех игрушки на станке – точили колёсики для тележек, оси, шарики, шашки и шахматные фигурки, игрушечную посуду, туловища для кукол. Потому что в магазинах игрушек тогда не было. И самой заветной мечтой у первоклашек было научиться работать на таком вот волшебном станке, «из которого игрушки получаются»...
А ещё рассказывал, что токарь может точить удивительнейшие вещи – например, кубик внутри другого кубика, а внутри ещё кубик – и всё из одного сплошного куска дерева! Правда, не всякий токарь такое умеет.
Подняв руку, в тот раз на уроке я вывалил всю эту информацию на учителя и одноклассников, за что был премирован пятёркой в журнал. Чтобы быть честным до конца, в дальнейшем на уроках труда особенных успехов при работе на станке (или верстаке) я не показывал – за что учитель, выставляя очередную тройку за небрежно сделанную деталь, вздыхая, называл меня «теоретиком».
Однако вернёмся к станкам. Действительно ли токарный станок – вообще самый древний станок в мире? Исследования учёных показывают, что это не так. Самым древним станком является не токарный, а сверлильный! Свидетельства о существовании токарного станка до нас дошли из древнего Египта, им больше трёх тысяч лет – так что токарный станок, безусловно, древний. Но не самый! Примитивные сверлильные станки появились на десятки тысяч лет раньше! Вас это может удивить – «что?! станки?! тридцать или сорок тысяч лет назад?!». А вот представьте себе...
В Германии, в пещерах Глайстенклёстерле и Холефельс, археологи в 2008 году нашли самые древние дошедшие до нас музыкальные инструменты – флейты из кости мамонта с круглыми отверстиями, «дырочками». Они были сделаны тридцать пять тысяч лет назад.
А в 2020 году был найден инструмент для плетения верёвок – бивень мамонта с аккуратно высверленными отверстиями. Ему сорок две тысячи лет...
Давным-давно летом в деревне папа показывал мне, как делать свистульки и дудочки из камыша. Для этого хватит обычного перочинного ножика. Но попробуйте сделать дырочку в кости, в бивне слона или мамонта, обычным ножом!
Вообще говоря, самые первые сверлильные станки («сверлильные снаряды») появились ещё раньше – возможно, около ста тысяч лет назад. И придумали их в первую очередь не для изготовления флейт и других музыкальных инструментов, а для быстрого и удобного добывания огня.
Такое устройство называется «насосное сверло» («pump drill») – деревянное или костяное сверло (с каменным или глинянным колёсиком-маховичком), на которое намотан шнурок. Например, сплетённый из травы или лиан. С помощью такого – вроде бы нехитрого! – устройства добыть огонь намного проще, чем «голыми руками»! Почему «насосное» – спросите вы? А потому что рука двигается «туда-сюда», как будто колесо у велосипеда ручным насосом накачиваем!
За тысячелетия люди придумали, как добавить к такому «насосному» или «лучковому» сверлу прочную раму («станину») – и получился тот самый сверлильный станок. Примитивный, но работающий. Скажем, как получить ровное круглое отверстие-проушину в каменном топоре? Ковырять ножом? Или вообще пальцами? Попробуйте, займитесь. А на сверлильном станке – пожалуйста. Берём в качестве насосного сверла прочную трубчатую кость и начинаем терпеливо вращать – причём постоянно сыплем под сверло мелкий песок и льём воду... И – вуаля! – «терпение и труд всё перетрут» (в буквальном смысле). Так сверлили камень ещё «совсем недавно», тысяч пять лет назад, в древнем Египте, при строительстве пирамид и гробниц... Так что сверлильный станок – настоящий «прадедушка» всех станков в мире!
Когда на основе сверлильного станка изобрели токарный? Приблизительно три с половиной, возможно четыре тысячи лет назад. Люди сообразили, что если вместо маховичка на вращающееся сверло насадить деревянную заготовку, то острым лезвием (резцом) можно из этой заготовки отрезáть и вытачивать, причём быстро и ровно, самые разные вещи круглой формы – скажем, те же миски или тарелки! Токарные станки «по дереву» (и даже по мягкому металлу типа меди), по свидетельствам археологов, использовались уже в древнем Египте, микенской Греции или Этрурии – ещё задолго до основания древнего Рима! А ближе к началу нашей эры эти станки стали весьма продвинутыми – скажем, читали когда-нибудь про загадочный антикитерский механизм, «древний астрономический компьютер», созданный во II веке до нашей эры? В нём – более 30 бронзовых шестерён, изготовленных с такой точностью, что большинство специалистов единогласны во мнении: шестерни выточены на станке («токарно-зуборезном», как говорят сегодня)!
Почему же всё-таки инженеры называют токарный станок «матерью всех станков»? Прежде всего потому, что наблюдая за изменениями конструкции этого станка, можно очень легко и просто представить себе сам принцип развития техники, усложнение придуманных человеком устройств «вообще». Токарный станок в этом плане – идеальное «наглядное пособие». Смотрите сами.
Первый этап: Ручной лучковый токарный станок. Один и тот же мастер: сам придумывал устройство будущей детали – раз; сам держал в руке рабочий инструмент (резец) – два; сам же двигал заготовку другой рукой (с помощью «насосной верёвки») – три. Станок, по сути, только «поддерживал» заготовку. И всё.
Второй этап: Ножной токарный станок. Люди придумали приспособить к вращающей заготовку верёвке педаль и натяжное устройство (лук, гибкую ветку, штангу с противовесом). И произошло первое «чудо техники» – мастер смог взять резец в обе руки! Теперь он мог работать резцом намного быстрее и точнее, обрабатывать намного более твёрдые материалы! Такие самодельные станки, кстати, встречаются в деревенских мастерских до сих пор – настолько они просты и нетребовательны, а могут (если руки приложить) вполне себе многое.
Третий этап: Использование двигателя. «Насосный» принцип вращения заготовки был неэффективным – он не позволял развить большую и стабильную скорость, поскольку направление вращения было неравномерным, постоянно менялось «туда-сюда». Решением стало применение двигателя – рабочего колеса, маховика. Это могло быть и водяное колесо – но не везде же есть рядом река или запруда? Да и дорогое это удовольствие... Гораздо чаще использовался «человеческий двигатель», то есть неквалифицированный рабочий (обычно мальчишка), вращающий привод станка. Читали рассказ «Вертел» у Мамина-Сибиряка?
Десятилетний Прошка дни напролёт вертит колесо, от которого работают станки в камнерезной мастерской... И таких «мальчишек-вертелов» в средневековых мастерских (столярных, ювелирных, камнерезных, слесарных и прочих) были тысячи, десятки тысяч... Удобно же – платить можно копейки (или вообще пускай работают за еду). Не хватает «крутящего момента», хочется «сменить передачу на гитаре»? Ну так на одну рукоятку можно посадить двух или трёх мальчишек вместо одного (сохранились свидетельства, что иногда детей приковывали к таким вот колёсам). Надо увеличить скорость, «добавить двигателю оборотов»? «Просто прошёлся по задницам прутом или веником – и работают» – писал про это Остап Вишня в рассказе «Про механизацию»... Стихотворение «Плач детей» Некрасова читали?
...Только нам гулять не довелося
По полям, по нивам золотым:
Целый день на фабриках колёса
Мы вертим, вертим, вертим, вертим...
Мда, с точки зрения современного школьника времена были жутковатые. И сколько вот такого детского труда уходило на создание красивого точёного шахматного набора для какого-нибудь вельможи – кто же считал, но много, очень много... Но! Тем не менее, резец мастер-токарь всё равно держал и двигал сам. Дрогнула рука? Соскользнули пальцы? Запорол деталь? Испортил пешку или ферзя из драгоценной заморской древесины? Отвечать будешь сам, на мальчишек не кивай...
Четвёртый этап: в XVIII веке изобрели устройство, которое держало и двигало вдоль заготовки резец – это устройство называется «суппорт». Впервые в мире у мастера, работающего за станком, освободились обе руки – рабочий мог не держать резец, не вращать заготовку, а только «придумывать», «наблюдать», «подстраивать». Изобретателем суппорта стал выдающийся русский механик и изобретатель Андрей Нартов, произошло это в 1717 году.
А в 1800 году английский инженер Генри Модсли создал «почти современный» крестовый суппорт – который «сам» и «вёл» резец вдоль заготовки, и опять-таки «сам» создавал необходимое усилие. Теперь суппорт не просто «освобождал руки» от резца, он был намного сильнее человека!
Вместо рук мастера – суппорт, вместо крутящих колёса мальчишек – мощная паровая машина, и вот уже токарный станок может точить огромные детали из прочного металла! Несущие оси, гребные валы... Появляются горизонтальные токарные станки длиной в 5, 10, 15 метров! Приходит век пара и железа, век железных дорог и огромных кораблей.
Пятый этап в развитии токарного станка произошёл уже в XX веке. Появились – сами догадались или подсказать? – станки с ЧПУ, то есть числовым программным управлением. Рабочий-станочник «освободился полностью» – то есть ему не нужно ни держать резец, ни вращать двигатель, ни управлять процессом – всё происходит без участия человека, по заданной заранее программе. Главное – придумать. А режется оно «само», быстро, чисто, эффективно, без лишних отходов и брака. Ну, в теории по крайней мере. Как рассказывал мне когда-то давно отец, на точение игрушки «кубик внутри кубика внутри кубика» у мастера-токаря (высочайшей квалификации) могло уйти несколько месяцев. На современном оборудовании такая хитрая игрушка вытачивается буквально за час...
Как видите, на примере токарного станка и вправду можно за каких-то пятнадцать минут увидеть (и понять) всю историю техники, созданной человеком за последние три тысячи лет.
Журнал "Лучик" на Вайлдберриз. Подписка через Почту России.
