Станок для промышленной революции
Промышленную революцию в Англии XVIII века обычно связывают с усовершенствованием ткацкого станка и изобретением паровой машины.
Эти и другие усовершенствования и изобретения породили настоятельную потребность в увеличении производства новых машин. Того же требовало развитие кораблестроения и производства вооружений, обусловленное расширением британской колониальной империи и торговли со всем миром. Англия стала «владычицей морей».
Флот тогда был парусным. Паруса управлялись системой канатов, пропущенных через блоки. В начале XIX века только для британского военного флота требовалось более 130 тысяч блоков в год. Потребность в таком количестве однотипной продукции могло удовлетворить только массовое производство.
Генри Модсли, 1827 год
Фотография: gettyimages.ru
Но невиданный доселе спрос на машины нельзя было удовлетворить до тех пор, пока их изготовляли вручную: машины создавались искусными ремесленниками-механиками, которые зачастую хранили в тайне свои производственные секреты.
Известно, что тот же Джеймс Уатт довольно долго не мог изготовить изобретенную им паровую машину, так как ему не удавалось добиться необходимой точности изготовления цилиндра.
Ручное изготовление деталей машин исключало их взаимозаменяемость, в результате каждая машина становилась уникальной, а ее ремонт был невозможен либо требовал кропотливой подгонки новых деталей. Аналогичные проблемы возникали при изготовлении всех сложных устройств. Например, того же оружия.
Главную роль в решении этих проблем сыграло усовершенствование токарного станка, осуществленное британским инженером-механиком Генри Модсли
(1771–1831). Его можно считать отцом-основателем современной станкостроительной промышленности — именно Модсли первым организовал производство машин машинами в промышленных масштабах, создал методику конструирования машин и разработки технологических процессов, внедрил в повседневную практику машиностроения точные измерительные инструменты.
Ручное изготовление деталей машин исключало их взаимозаменяемость, в результате каждая машина становилась уникальной, а ее ремонт был невозможен либо требовал кропотливой подгонки новых деталей
Детство и юность
Генри Модсли родился 22 августа 1771 году в Вулвиче, расположенном в восьми милях от Лондона, он был пятым ребенком в многодетной семье плотника местного арсенала. О детских годах будущего станкостроителя ничего не известно, кроме того, что ему, сыну плотника, путь в школу был заказан. Судя по всему, он овладел грамотой самостоятельно и достаточно поздно. Как и других детей из рабочих семей, Генри в двенадцать лет послали работать. Он поступил в тот же арсенал набивальщиком патронов — в Англии таких рабочих называли
В то время в Пимлико, предместье Лондона, большой мастерской владел Джозеф Брама, известный механик и изобретатель, пионер в области гидравлики и слесарной работы. Он был грамотен и умел хорошо чертить.
Первоначально Брама устанавливал в Лондоне ватерклозеты. Он придумал для них совершенно новое устройство, на которое взял патент. С тех пор изобретение Брама претерпело лишь небольшие изменения.
Затем Брама усовершенствовал дверной замок. Он разработал новую схему механизма, которая превосходила все известные до него по качеству и надежности. Исправное действие нового замка зависело от точности изготовления деталей. И Брама стал искать искусного механика, которому он мог бы поручить это дело. Но платить много не хотел. Таким человеком оказался Модсли: молодой парень был рад интересной работе и не требовал большой оплаты.
Оригинальный токарно-винторезный станок Генри Модсли
Фотография: gettyimages.
ru
Вскоре он стал лучшим рабочим в мастерской. Брама назначил его мастером и поручил ему механизацию изготовления деталей своего замка. Попутно Модсли овладевал грамотой и учился чертить. Работа с замком велась секретно, в отдельном, всегда запертом помещении, что давало Модсли дополнительные возможности для самостоятельной углубленной работы.
Сохранились некоторые машины и приспособления из секретной мастерской Джозефа Брама, в том числе механизированная пила, станок для навивания пружин и шаблон для разметки при сверлении. Механизированная пила имеет призматические направляющие, применение которых в конструкциях позднейших токарных станков, созданных Модсли, относят к его важнейшим усовершенствованиям. А в конструкции станка для навивания пружин кроме призматических направляющих имеются суппорт, механизированный с помощью пары «винт–гайка», и комплект сменных зубчатых колес. Иными словами, набор всех тех устройств, которые легли в основу будущих токарных станков, были разработаны Модсли еще в период его работы на Брама.
Годы обучения и труда в мастерской Брама во многом подготовили Модсли к его дальнейшей работе. Многие заказы Брама выполнял с участием Модсли, который учился у Джозефа не только искусству машиностроителя, но и деловой хватке: он стал понимать, при производстве каких изделий массового спроса механизация и автоматизация наиболее эффективны.
Брама был многим обязан Модсли, но все равно не хотел повышать ему зарплату. Это подтолкнуло Модсли к тому, чтобы уйти от скупого хозяина.
Тем более что у каждого рабочего мануфактуры была заветная мечта — самому стать владельцем мастерской. К этому шли постепенно, мало-помалу изготовляли для себя лично кузнечные, слесарные и измерительные инструменты. Модсли начал делать это еще в арсенале Вулвича. Работая у Брама, он продолжал накапливать запас. Со временем эти инструменты ему очень пригодились.
Жестоко экономя на самом необходимом, Генри скопил небольшую сумму и в 1797 году снял маленькую мастерскую и заброшенную кузницу при ней.
#image-kit_561
Станок нового типа
Долгое время с заказами в мастерской было туго, и у Модсли оставалось свободное время, которое он тратил на усовершенствование токарно-винторезного станка, конструкцию которого начал разрабатывать еще в мастерской Брама.
Одна из основных проблем токарных станков в то время состояла в том, что резец приходилось держать в руках. Для удобства токари придумали длинные держатели резцов, особые упоры для них. Но и с ними работать было очень трудно. Действуя ручным резцом, почти невозможно добиться при обработке правильной круглой формы обтачиваемой заготовки. Отсталая технология обработки материалов задерживала развитие техники. Практически невозможно было, держа резец в руках, нарезать на металлическом стержне точную винтовую резьбу.
В 1798 году Модсли построил станок с крестовым суппортом для установки на нем резца, движение которого в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двух ходовых винтов.
Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жестко установив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемой поверхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл.
Для того чтобы заставить суппорт перемещаться вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины
Для того чтобы заставить суппорт перемещаться вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовой винт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезалась резьба с тем же шагом, что и на винте.
Для нарезки винтов с различным шагом при станке имелся запас ходовых винтов.
В 1800 году Модсли внес усовершенствование в свой станок — взамен набора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которые соединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50). Теперь можно было при помощи одного ходового винта получать различные резьбы с разнообразным шагом.
Меняя комбинацию колес, можно было добиваться разного эффекта, например нарезать правую резьбу вместо левой. На своем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой точностью и аккуратностью, что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезал регулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течение долгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пять футов длины и два дюйма в диаметре с 50 витками на каждый дюйм.
Резьба была такой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скором времени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространение и послужил образцом для многих других металлорежущих станков.
Выдающееся достижение Модсли принесло ему громкую и заслуженную славу.
Устройство для изготовления винтов, разработанное Генри Модсли
Фотография: gettyimages.ru
Хотя попытки применения суппорта были известны и до Модсли, как другие его усовершенствования, его заслуга состояла в том, что он впервые объединил их и его вариант оказался конструктивно самым совершенным. Он же первым установил, что каждый винт определенного диаметра должен иметь резьбу с определенным шагом. До тех пор пока винтовая нарезка наносилась вручную, каждый винт имел свои особенности.
Для всякого винта изготовлялась своя гайка, обычно не подходившая ни к какому другому винту. Введение механизированной нарезки обеспечило единообразие всех резьб. Теперь любой винт и любая гайка одного диаметра подходили друг к другу вне зависимости от того, где они были изготовлены.
Более того, Модсли впервые в машиностроительной практике выпустил наборы метчиков и плашек; таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера.
Это было началом унификации и стандартизации деталей, имевшей чрезвычайно большое значение для машиностроения.
Наконец, Модсли впервые изобрел микрометр с точностью измерения до одной десятитысячной доли дюйма, или около 3 мкм. Он назвал его «лордом-канцлером», поскольку им пользовались, чтобы решать любые вопросы, возникавшие в его мастерских относительно точности измерения деталей.
Джеймс Несмит, один из учеников Модсли, в последующем сам ставший выдающимся изобретателем, в своих воспоминаниях писал о Модсли как о зачинателе стандартизации. «Он перешел к распространению важнейшего дела единообразия винтов. Можно назвать это усовершенствованием, но вернее будет назвать это переворотом, произведенным Модсли в машиностроении… Только тот, кто жил в относительно ранние дни производства машин… правильно оценит великую заслугу, оказанную Модсли машиностроению».
От создания станка к созданию промышленности
Внедрение станка, созданного Модсли, в промышленность стало одним из важнейших событий эпохи промышленной революции.
Основные узлы станка 1800 года сохраняются в конструкциях токарных станков и в наши дни.
Модсли не имел влиятельных знакомых среди богатых людей, которые помогли бы ему в получении крупного заказа. Он был всего лишь одиноким ремесленником. Нужен был счастливый случай. И в первые годы XIX века такой случай представился. Он был связан с развитием английского флота.
Модсли впервые в машиностроительной практике выпустил наборы метчиков и плашек; таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера. Это было началом унификации и стандартизации деталей, имевшей чрезвычайно большое значение для машиностроения
До третьей четверти XVIII века корабельные блоки, которые мы уже упомянули выше, изготовлялись вручную столярами. Работа эта требовала много времени и стоила дорого. Всех операций при изготовлении блоков насчитывалось более сорока пяти. Механизирована была лишь незначительная их часть.
Идея полной механизации процесса изготовления корабельных блоков возникла в конце XVIII века у французского военного инженера Марка Изамбара Брюнеля, ученика знаменитого математика и инженера Гаспара Монжа.
Реализовать эту идею было суждено Генри Модсли.
В 1798 году Брюнель переехал в Англию. Здесь он разработал проект поточной линии для изготовления корабельных блоков и в 1801 году получил на свое изобретение британский патент.
Генерал-инспектор строительных и ремонтных работ английского военного флота Сэмюель Бентам поддержал изобретателя и начал ходатайствовать за него.
Получив одобрение Адмиралтейства, Брюнель приступил к доработке своих чертежей и подготовке к созданию действующей модели линии по производству блоков. Изготовить модель должен был механик, которого еще предстояло найти.
Поиски механика привели Брюнеля к Модсли. Во время знакомства Брюнель описал предполагаемый заказ в самых общих чертах. Но Модсли очень быстро понял суть дела и показал Брюнелю, как его исполнить. Большое впечатление произвел на Брюнеля и станок Модсли с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Этот станок должен был стать основным при изготовлении деталей машин поточной линии.
Он был тогда единственной машиной для производства других машин.
Новая работа хорошо оплачивалась. Благодаря заказу Модсли смог разработать и реализовать свои передовые идеи в области технологии машиностроения. Строя специальные машины для производства блоков, Модсли разработал также общие принципы механизации металлорежущего оборудования.
Обдирочный станок и циркулярная пила, изготовленные Генри Модсли для производства корабельных блоков (Гравюра, 1820 г.)
Фотография: gettyimages.ru
15 апреля 1802 году действующая модель линии по производству блоков была установлена в портсмутских доках. Испытания ее прошли успешно, и Модсли получил заказ на изготовление линии машин в натуре.
Эта линия состояла из сорока трех специализированных деревообрабатывающих и металлорежущих станков. В движение их приводили две паровые машины, по тридцать лошадиных сил каждая. Получилась целая система машин, с помощью которой рабочие выполняли все операции, нужные для изготовления блока: от распиливания деревьев особо твердых пород — бакаута и вяза — до обточки бронзовых подшипников и нарезания резьбы на соединительных болтах.
Блочные машины Модсли войдут в историю как самые первые станки, изготовленные с помощью других станков, стоявших в мастерских изобретателя. Машины, которые сделаны машинами. Так началась история крупной машинной промышленности.
Выполнение этого заказа сделало Модсли состоятельным человеком (он получил огромную сумму — около 12 тысяч фунтов стерлингов). А Брюнель и Бентам, ставшие близкими друзьями Модсли, ввели его в круг своих друзей и знакомых — видных деятелей техники, науки и культуры.
Одним из тех, кто близко сошелся с Модсли, был Майкл Фарадей, в эти годы работавший над созданием качественных сталей. Качественные стали, особенно инструментальные, интересовали и Генри Модсли.
Со временем Модсли и сам стал не только виднейшим деятелем техники, но и знатоком и ценителем музыки, живописи, скульптуры, архитектуры, собрал большую библиотеку, которая была любимым местом его отдыха.
В портсмутском доке Модсли познакомился с Джошуа Филдом, который работал чертежником.
В 1805 году он начал работать совместно с Модсли, став через некоторое время его компаньоном. Сотрудничество Модсли и Филда оказалось очень удачным. Оно продолжалось в течение всей их жизни.
Филд взял на себя чертежное хозяйство, ведение учета и отчетности, переговоры и переписку с заказчиками и поставщиками, прием и увольнение рабочих. Модсли сохранил за собой разработку конструкций машин и руководство технологическим процессом их постройки.
На собственном заводе прославленный машиностроитель выполнял многочисленные заказы на металлорежущие станки, прессы для изготовления монет, текстильное, мукомольное и другое оборудование для промышленности, насосы, судовые паровые котлы и машины по заказам многих стран мира
Создание системы машин для изготовления корабельных блоков стало сенсацией в среде промышленников. Репутация Модсли как машиностроителя упрочилась настолько, что заказов стало больше, чем могли выполнить сравнительно небольшие мастерские, в которых работало до 80 рабочих.
Встал вопрос о строительстве большого машиностроительного завода.
В 1810 году в Ламбете, одном из районов Лондона, был основан завод, вскоре ставший знаменитым. Начался третий этап деятельности Модсли. На собственном заводе прославленный машиностроитель выполнял многочисленные и обширные заказы на металлорежущие станки, прессы для изготовления монет, текстильное, мукомольное и другое оборудование для промышленности, насосы, судовые паровые котлы и машины по заказам многих стран мира.
Сохранилось описание завода Модсли. Там было около дюжины токарных станков с чугунными станинами. Большинство из них были снабжены механизированными суппортами. Над станками имелись тали для установки и съема тяжелых деталей. Почти все станки приводились в движение с помощью трансмиссий от паровой машины. Кроме обычных токарных станков имелись лоботокарный, несколько продольно-строгальных, большой поперечно-строгальный и специальный станок, предназначенный для обточки шеек коленчатых валов.
В последнем станке инструмент вращался вокруг неподвижно устанавливаемой заготовки.
Деятельность Модсли получила широкую известность во многих странах мира, для которых его завод выполнял заказы. Крупным заказчиком была Пруссия. В 1829 году Модсли был избран почетным членом Прусского общества поощрения промышленности в Берлине.
В начале 1831 года Модсли отправился во Францию. На обратном пути он сильно простудился и, вернувшись домой, слег в постель. Болезнь продолжалась около месяца, и 14 февраля 1831 года Модсли скончался. Его похоронили в Вулвиче на приходском кладбище церкви Св. Марии, где по его собственному проекту был воздвигнут чугунный мемориал семьи Модсли, отлитый на заводе в Ламбете.
что изобрел и в каком году появился токарный станок, история появления
Генри Модсли – это великий английский изобретатель, который занимался созданием инструментов, станков и штампов. На его счету множество интересных и нужных конструкций.
Однако далеко не всем известно, что конкретно изобрел Генри Модсли. Этот знаменитый ученый считается одним из создателей токарно-винторезного станка. Это изобретение буквально перевернуло мир науки и техники.
Содержание
Биография
Знаменитый инженер родился в Лондоне 22 августа 1771 года. Его отец был в прошлом военным. На момент рождения сына он трудился в Королевском арсенале. Подобно многим детям тех времен, Генри уже в 12 лет начал работать. Его обязанностью было засыпать порох в артиллерийские патроны. Впоследствии он перешел в столярную мастерскую, а к 15 годам начал учиться профессии кузнеца.
В 1789 году Модсли удалось попасть в механическую мастерскую Джозефа Брамы.
А уже в 1794 году будущий ученый сконструировал крестовый суппорт к токарному станку. Он давал возможность вытачивать болты и винты автоматическим способом, причем это удавалось делать с любой нарезкой. В 1797 году мастер сумел сделать токарно-винторезный станок. Он имел суппорт и комплект зубчатых колес.
В 1800 году ученому удалось сконструировать первый металлорежущий станок, который можно было применять в промышленности. Он позволял стандартизировать размеры резьбы. Эта разработка дала возможность использовать принцип взаимозаменяемости. Благодаря этому удалось применять болты и гайки на практике.
До этого момента резьбу обычно набивали опытные работники, используя довольно примитивную методику. Они делали на заготовке разметку канавки, а затем прорезали ее при помощи напильника, зубила и прочих приспособлений. В результате гайки и болты обладали нестандартными размерами. Потому гайка соответствовала лишь конкретному болту.
Гайки в те времена использовались крайне редко, а металлические винты применяли преимущественно при работах по дереву.
При этом Модсли удалось стандартизировать изготовление резьбы. К тому же ученый выпустил комплекты плашек и метчиков. Благодаря этому болт соответствовал любой гайке нужного размера. Это стало важным шагом в изготовлении оборудования и в научном прогрессе в целом.
Уже в 1810 году Генри Модсли удалось открыть машиностроительный завод. При этом в 1815 году он сделал станочную линию по изготовлению канатных блоков для кораблей.
К тому же ученому удалось первому создать микрометр, который обеспечивал высокую точность измерений. Свое изобретение исследователь назвал «лорд-канцлером». Его использовали для улаживания любых вопросов в отношении точности измерения деталей.
Также исследователь придумал машину для выполнения отверстий в котельном железе. Помимо этого, изобретатель создал проходческий щит, с помощью которого удалось построить тоннель под Темзой.
В пожилом возрасте ученый заинтересовался астрономией. Это побудило его начать сооружение телескопа.
Исследователь собирался приобрести дом в одном из лондонских районов и создать там частную обсерваторию. Однако болезнь, а затем и смерть разрушили его планы.
В январе 1831 года ученый возвращался из Франции от своего друга. Во время путешествия по Ла-Маншу он простудился. Через 4 недели болезни ученый умер. Это произошло в феврале 1831 года. Знаменитого изобретателя похоронили в Вулидже – на юге Лондона.
Что изобрел Генри Модсли
Каждое творение ученого стало важным этапом промышленной революции. Его изобретения послужили основой для последующего развития науки.
Токарно-винторезный станок
Долгое время при обработке заготовок из металла токари вынуждены были держать резец в руках. Такая работа была очень неудобной и опасной. К тому же добиться равной точности изделий было очень сложно. Тогда Модсли решил дополнить токарный станок особым суппортом. Он помогал фиксировать режущий инструмент. Это произошло в 1797 году.
Благодаря изобретению Модсли удалось добиться жесткой установки резца в двух плоскостях.
Это сделало работу более точной. Станок ученого помог добиться изготовления гаек и болтов с четким шагом резьбы.
Механизированный суппорт токарного станка
Первым улучшением станка Модсли стало использование механизированного суппорта. Посредством зубчатой передачи ученый соединил ходовой винт и шпиндель. Путем его вращения можно было передвигать резец вдоль корпуса станка, устанавливая его с высокой степенью точности. При этом к станку исследователь сделал новый набор ходовых винтов. Их смена давала возможность получать резьбу разных размеров.
Оригинальный набор сменных зубчатых колес
Спустя пару лет ученый снова усовершенствовал свое изобретение. Вместо ходовых винтов исследователь решил использовать набор колес, которые имели различное количество зубцов. С их помощью передавалось вращение. Такие изделия было проще изготавливать и эксплуатировать.
Использование различных сочетаний помогло получать различные профили резьбы с одним ходовым винтом.
Также это позволяло делать нарезку влево и вправо. Точность работы станка получилась настолько высокой, что на отдельных винтах удавалось увидеть резьбу, лишь используя увеличительное стекло.
Поперечно-строгальный станок с кривошипно-шатунным механизмом
В первой половине девятнадцатого века Модсли, который не был очень богат, повезло. Ему удалось получить контракт на создание настоящей промышленной линии для изготовления корабельных блоков.
Ученый вел разработку для Королевского военно-морского флота совместно с инженером из Франции Марком Брюнелем. В общей сложности было сконструировано 43 станка, одним из которых стала новая поперечно-строгальная конструкция. Она позволяла точно обрабатывать заготовки, изготовленные из вяза и бакаута, – наиболее твердых пород древесины, которые использовались в кораблестроительной промышленности.
Генри Модсли удалось внести важный вклад в развитие машиностроения на начальном этапе его зарождения. Основным его достижением стало создание станков, которые много лет применялись в мастерских всего мира и послужили основой для дальнейших изобретений в этой сфере.
Генри Модслей | YourDictionary
Британский инженер-механик Генри Модслей (1771-1831), известный как отец станкостроения, заложил важный фундамент промышленной революции, улучшив взаимозаменяемость и точность изготовления инструментов. Модслей также добился многих других успехов в конструкции двигателя.
Модслей родился в Вулвиче, графство Кент, в юго-восточной части Англии, 22 августа 1771 года. Его отец был механиком в Королевском арсенале в Вулвиче, и к 12 годам Модслей также работал в арсенале в качестве “порошковая обезьяна”. Его задачей было наполнение патронов порохом. Всего за два года он был переведен в столярную мастерскую, а затем отдан в учение кузнецу в слесарную мастерскую.
В возрасте 18 лет Модслей, развивший в себе экстраординарные навыки, оставил арсенал, чтобы работать с Джозефом Брамой, пионером в области гидравлики и слесарных работ. Брама, изобретатель первого невзламываемого замка, вскоре заметил талант Модслея и за короткое время повысил его до мастера. Модслей работал с Брамой с 1789 по 1798 год, затем ушел после спора о заработной плате, чтобы основать собственный бизнес.
Реклама
Строительные блоки
В 27 лет Модслей открыл свой первый инженерный магазин на Оксфорд-стрит в Лондоне, а через четыре года переехал в помещение на Маргарет-стрит. Его первой крупной работой был заказ Марка Исамбарда Брюнеля и Сэмюэля Бентама на производство 43 станков, которые могли производить деревянные блоки или шкивы, для Британского Адмиралтейства для использования на Королевских верфях в Портсмуте. Машины для изготовления блоков состояли из станков для обработки металла, которые резали дерево и были организованы по принципу сборочной линии.
Сабельные пилы, циркулярные пилы, расточные инструменты, фрезерные станки и токарные станки, работающие от парового двигателя мощностью 30 лошадиных сил, использовались для строительства блоков трех размеров.
Завод, построенный в Портсмуте почти за шесть лет, ежегодно выпускал более 130 000 новых блоков. Десять неквалифицированных рабочих могли управлять машиной и выполнять работу, которую до механизации выполняли 110 квалифицированных рабочих. Некоторые блоки, произведенные с помощью машин, изобретенных Модслеем, использовались в Портсмуте до 1940-х годов.
Реклама
Разработанный токарно-винторезный станок
Самое важное изобретение Модслея появилось в начале его карьеры. В 1799 и 1800 г. он разработал токарно-винторезный станок. Машина, создавшая единообразие винтов, была революционной разработкой, необходимой для промышленной революции. Хотя другие, в том числе Джесси Рамсден и Дэвид Уилкинсон, сконструировали токарные станки до Модслея, инструмент Модслея предлагал улучшения в долговечности, функциональности и точности за счет включения скользящего упора, ходового винта, сменных шестерен и цельнометаллической конструкции.
По данным великих инженеров и пионеров технологий, «Токарно-винторезный станок Модслея состоял из шпинделя, на котором устанавливалась заготовка, соединенного рядом шестерен с ходовым винтом, который приводил в движение скользящую каретку инструмента». Стальной инструмент с острым лезвием, который можно было установить под любым углом, определял шаг винта или угол, под которым были нарезаны канавки. Более мягкий металлический стержень вращался во время резки скользящей планкой, удерживающей режущий инструмент. Поскольку токарный станок работал на шпинделе, он мог двигаться с постоянной скоростью, создавая канавки одинаковой глубины, угла и расстояния.
До разработки токарного станка Модслея, который стал первым широко используемым в производстве станком, каждый винт или болт был уникальным элементом, который должен был сочетаться с уникальной гайкой. Каждый болт и каждая гайка должны были быть помечены как подходящая пара. Процесс подгонки болтов и гаек при конструировании сложной техники оказался трудоемким, утомительным и дорогим.
Любая машина, которая нуждалась в ремонте и, следовательно, в разборке, могла легко превратиться в кошмар из несоответствующих винтов и гаек. В своей автобиографии Джеймс Нэсмит, талантливый инженер, работавший с 1828 по 1830 год помощником в мастерской Модслея, отмечал: «Никто, кроме тех, кто жил в сравнительно ранние дни машиностроения, не может составить адекватного представления о досаде, задержке, и цена этого полного отсутствия системы, или могут оценить огромные услуги, оказанные машиностроению г-ном Модслеем, который первым ввел практические меры, необходимые для его исправления. метчиков, плашек и вообще гаек, он подал пример и фактически заложил основу всего того, что было сделано с тех пор в этой важнейшей отрасли машиностроения».
Чтобы доказать совершенство своего устройства, Модслей использовал свой токарно-винторезный станок для изготовления винта пяти футов в длину и двух дюймов в диаметре с 50 нарезами резьбы на дюйм. Прилагаемая гайка имела длину 12 дюймов и имела 600 нарезов резьбы.
Хотя ранняя версия его токарного станка Модслея требовала, чтобы машинист разбирал станок для изменения настроек, позже он добавил улучшения конструкции, которые позволили оператору изменять настройки, просто переключая съемные шестерни. Оригинальный токарный станок Модсли хранится в Музее науки в Лондоне.
Токарный станок — один из старейших станков, и его использование насчитывает много веков. Все ранние токарные станки использовались для резки и формовки дерева. Достижения Модслея в области механики были важны, потому что он разработал машину, которую можно было использовать для создания других машин. Поскольку его токарный станок мог резать и формовать инструментальную сталь, инженеры, которые позже улучшили его работу, смогли обеспечить столь необходимую согласованность и точность в широком спектре деталей промышленных машин. Тем, кто специализировался на точности, также помогли достижения Модслея, включая часовщиков, производителей научных инструментов, таких как телескопы и навигационное оборудование, и оружейников.
Реклама
Совершенство и точность
Неудивительно, что Модслей была перфекционисткой. Он поддерживал строгий порядок в своем производственном цеху, аккуратно расставляя инструменты, прототипы и изобретения. По мере того, как его бизнес рос и привлекал внимание, он в конце концов нанял несколько сотен рабочих на свою фабрику в Ламбете. Каждому мастеру были предоставлены стандартные плоские поверхности, метчики и штампы, чтобы можно было проверить всю работу на точность и согласованность. Желая измерить свое совершенство, Модслей сделал еще один шаг вперед в области механики. науки, изобретя настольный микрометр с диапазоном точности до 0,0001 дюйма или 0,0025 миллиметра.
Модслей, считающийся блестящим и добрым человеком, обращал внимание на тех, кто обладал особым талантом, которые поступали к нему на работу. Несколько важных инженеров-механиков учились у Модслея и работали с ним, в том числе Ричард Робертс, Джозеф Клемент, Джеймс Нэсмит и сэр Джозеф Уитворт.
Джошуа Филд, известный конструктор морских паровых двигателей, в конце концов стал партнером компании. Вместе с двумя сыновьями Модсли, Томасом Генри и Джозефом, бизнес стал известен как Модслей, сыновья и поле.
Реклама
Engine Work
Сам глубоко интересуясь двигателями, Модслей тесно сотрудничал с Филдом в разработке двигателей. В 1807 году он получил патент на первый настольный двигатель, который на долгие годы стал основным источником компактной мощности. Настольный двигатель заменил традиционную шагающую балку и стал широко использоваться в механических мастерских и на борту кораблей.
С помощью Филда Модслей производил морские паровые двигатели. Первоначальные двигатели были небольшими, мощностью всего 17 лошадиных сил, но позже завод Модслея производил двигатели мощностью до 56 лошадиных сил. В конце своей жизни Модслей поручил своим мастерам построить два двигателя мощностью 200 лошадиных сил. И его сыновья, и Филд весьма скептически отнеслись к директиве, считая это предприятие слишком дорогим, когда не было покупателя, который мог бы их купить.
Тем не менее, двигатели были построены, и Королевское адмиралтейство стремилось закупить их для парохода 9.0021 Ди, , тогда в разработке. Модслей был так доволен результатом, что поручил Нэсмиту, обладавшему навыками художника, нарисовать мемориальный портретный рисунок. Через семь лет после смерти Модслея его фирма, которую более четверти века продолжали его сыновья, построила паровую машину мощностью 750 лошадиных сил для трансатлантического корабля Great Western.
Реклама
Continuous Curiosity
Помимо станкостроения и паровых двигателей Модслей интересовался многими другими областями. По словам Нэсмита, «мистер Модслей обладал широким спектром механических способностей. Он всегда был готов приступить к любой новой работе, требующей особого мастерства. Неважно, были ли это станки, гравировальные штампы, блок машин или астрономических инструментов». У него были патенты на многочисленные изобретения, в том числе метод печати ситца, процесс дифференциального движения для подъема грузов и токарных станков (с Брайаном Донкином), процесс очистки воды (с Робертом Дикинсоном), а также методы удаления соли и регулирования.
расход воды судовых котлов (с нивы).
В последние годы своей жизни Модслей проявил большой интерес к созданию мощного телескопа после того, как поездка в Германию предоставила ему возможность посетить Берлинскую обсерваторию и увидеть впечатляющие изображения Юпитера, Сатурна и Луны. В Ламбете он начал изучать проблемы и трудности искажения, связанные со стеклянными телескопами. Его желанием было построить грандиозный телескоп диаметром не менее 24 дюймов. Однако в январе 1831 года, после посещения больного друга в Булони, Франция, он сильно простудился во время обратного пути через Ла-Манш. Приехав домой, он почти месяц оставался прикованным к постели и так и не восстановил свое здоровье. Он умер 14 февраля 1831 года. Следуя его письменным указаниям, он был похоронен в чугунной гробнице собственной конструкции на кладбище Вулиджа. В память о его большом вкладе возле паромного причала в Вулидже была установлена статуя.
Наряду с большим вкладом Модсли в развитие науки о механике, он также оказал влияние на свое и последующие поколения своими неумолимыми ожиданиями точности и аккуратности.
Ясно, что он извлек пользу из работы тех, кто был до него, но во многих отношениях гений Модсли обозначил новое направление в индустриальном мире, которое открыло двери бесчисленным возможностям.
Реклама
Книги
Кембриджская биографическая энциклопедия, 2-е издание, отредактированное Дэвидом Кристалом, Cambridge University Press, 1998.
Биографический словарь Чемберса, 6-е издание, отредактированное Мелани Парри, Чемберс, 1997.
Дэйнтит, Джон; Сара Митчелл; и Элизабет Тутилл, Биографическая энциклопедия ученых, , том 2, факты в файле, 1981 г. 1981.
Уильямс, Тревор И., Биографический словарь ученых, 3-е издание, Адам и Чарльз Блэк, 1982 г. galenet.com (7 февраля 2001 г.).
«Генри Модслей», World of Invention, http://www.galenet.com (7 февраля 2001 г.).
Нэсмит, Джеймс, Автобиография Джеймса Нэсмита, http://www.naesmyth.com/bio (7 февраля 2001 г.).
Микрометр Модслея | Мнение | Chemistry World
Источник: © SSPL/Getty Images
Генри Модсли (1771—1831) — британский инженер, разработавший новые металлообрабатывающие станки и усовершенствованный микрометр
Недавно я писал о своей печали в конце эпохи.
, потеря механической мастерской нашего отдела. Если не всегда самый быстрый, он был бесценным во многих отношениях. В слегка скорбном настроении я отправился в подвал, чтобы в последний раз взглянуть на сверла, токарные и фрезерные станки и поболтать с оставшимся техником, которому теперь поручено управлять закрытием.
Пока мы разговаривали, мой взгляд упал на деревянную коробку с красивым микрометром. С выпуклым основанием он был разработан, чтобы сидеть на скамейке. Убаюкивая его в руке — он казался обнадеживающе тяжелым — я вертел наперсток, отмеченный нониусной шкалой, и восхищался плавностью действия и почти незаметным движением иглы, когда она отводилась от наковальни. Микрометр с его слабым запахом дерева и машинного масла дал мне сильное ощущение связи с эпохой, когда точные измерения превратились из индивидуальной навязчивой идеи в краеугольный камень технологии.
XIX век часто ассоциируется с появлением паровых двигателей, приведших в действие промышленную революцию.
Но другим достижением стала возможность резать металл с настоящей точностью. Именно токарные станки изготавливали компоненты машин в «темных сатанинских мельницах» Уильяма Блейка. Токарный станок вращает объект, удерживаемый между губками оправки, гарантируя, что его можно будет разрезать с помощью лезвия, удерживаемого оператором, или зажатого на самом токарном станке. Хотя токарные станки с ножным приводом использовались для обработки дерева на протяжении тысячелетий, работа с железом требовала чего-то другого. Хотя несколько человек внесли свой вклад в разработку токарного станка, именно Генри Модслей объединил все идеи.
Модслей был сыном колесного мастера. Он начал работать в возрасте 12 лет в качестве «пороховой обезьяны», заполняя винтовочные и пушечные патроны взрывчаткой в Вулиджском арсенале в Лондоне. Он перешел в столярную мастерскую, а затем в кузницу, где заработал репутацию первоклассного мастера. Вскоре его переманил Джозеф Брама, который поставил свою репутацию на создание самых надежных замков на рынке.
Требования Брамы были настолько сложными, что Модслей начал разрабатывать совершенно новый набор инструментов. Его мастерство и изобретательность были настолько впечатляющими, что в течение года Брама назначил Модслея руководителем своей мастерской, которому было всего 19 лет..
Для резки и фрезерования металла токарный станок должен быть жестким и тяжелым. Изготовление рамы из чугуна с парой плоских направляющих с обеих сторон обеспечивало точное выравнивание на протяжении всего процесса резки. Затем Модслей поместил режущие лезвия на прочный держатель, упор для затвора, надежно прикрепленный болтами к плоской раме. Используя систему зубчатых колес, режущую кромку можно было регулировать на доли миллиметра.
Для перемещения объекта, подлежащего резке, вращающаяся оправка была соединена с длинным металлическим винтом, ходовым винтом, проходящим под плоскими поверхностями рамы. Шаг ходового винта гарантировал, что оправку теперь можно было перемещать вперед и назад, а с помощью ряда шестерен движение можно было связать с режущим лезвием, поэтому они двигались вместе.
Источник: CC BY-ND-SA
Настольный микрометр Модслея за исключительную точность получил прозвище «лорд-канцлер» за способность разрешать споры. . Модслей разработал стандартные шаги для винтов. Немедленным следствием этого стало то, что детали и компоненты стали взаимозаменяемыми, а не изготавливались по одному. Массовое производство стало реальной возможностью.
Бизнес Брамы процветал, но когда молодой человек попросил у него существенное повышение, работодатель отказался. К огорчению Брамы, Модслей самостоятельно установил и повесил огромный латунный винт в окно, чтобы продемонстрировать свое мастерство и точность. Вскоре он строил новые станки для массового производства шкивов вместе с инженером Марком Брюнелем, что приносило как интеллектуальное удовлетворение, так и очень прибыльное дело. Работая, Модслей снова и снова вносил новшества.
Он разработал метод определения плоскостности объекта. Хотя можно было проверить, является ли один объект таким же плоским, как и другой, покрыв один из них чернилами, а затем сжав их вместе — крошечные выпуклости и впадины на одном сразу видны на другом — всегда существовала опасность, что у обоих могут быть соответствующие дефекты.
Модслей предложил использовать три плоские поверхности; их можно было постепенно измельчать, пока все три не совпадали. Это привело к настолько совершенной гладкости, что можно было «сжать» две поверхности вместе, так что их нельзя было разорвать, если только они не скользили вбок. Стандартные калибровочные блоки позволяли устанавливать точную длину в любой мастерской с помощью этого процесса отжима.
Для ежедневной проверки качества изготовления Модслей разработал микрометр, что-то вроде миниатюрной скамьи с неподвижным блоком, плоской поверхностью обращенным ко второму подвижному блоку, прикрепленному к тонкой резьбе. С его помощью Модслей и его рабочие могли измерять размеры с точностью до одной тысячной дюйма. Таково было его совершенство, что за способность разрешать споры его прозвали лорд-канцлером.
Сегодня мы редко делаем аппараты. Почти все компоненты, которые мы используем, взаимозаменяемы и закупаются у поставщика. Тем не менее, загляните во множество лабораторий, и в ящике с инструментами вы найдете набор цифровых микрометрических штангенциркулей, полезных в качестве проверки перед заказом детали и отдаленного эха былых дней.
