第一台车床是什么时候制造的?
在莫德斯利之前,人们已经发明了几种机床。瓦特制造蒸汽机时,用的是镗床加工气缸。古代已经发明了简易车床,如弓车床,用于加工圆柱面。车床床身由木头制成,用来固定被加工的工件。车床是靠人提供动力的,就是在人的头顶上固定一把弓,在弓弦中间系一根绳子。这根绳子绕过正在加工的工件,底端固定在踏板上。踩在踏板上,通过绳索的摩擦力带动工件来回旋转,然后就可以用手中的刀具对工件进行加工了。15 ~ 16世纪,曲轴机构开始广泛应用。人踩下踏板,转动曲轴,就可以获得连续的旋转运动。Maudslay当时能看到的车床还是这种木制车床。在观察了现有车床后,他认为现有车床有三个缺点需要改进:一是支撑工件的床身是木头做的,容易变形,因此工件在定心和调直时经常被损坏;二是用脚蹬开太费力,无法加工大型金属材料;第三,手持工具很难实现精确稳定的加工,尤其是加工尺寸要求严格的零件时,没有经过长期训练的人是无法加工的。当Maudslay考虑改进车床时,一场轰轰烈烈的工业革命正在欧洲展开,瓦特发明的蒸汽机已经进入实用阶段,阿基莱特等人建立的纺纱厂已经使用蒸汽作为动力。Maudslay自然想到可以用瓦特蒸汽机代替人力为机床转动提供动力。这样就可以克服第二个缺点。第一个缺点可以用铁来代替,并不难解决。唯一的困难是找到一种不用手就能实现工具和工件接触的方法。为此,Maudslay开始着手解决难题。他按照自己的想法做了一个模型,开始整天沉浸在想法和实验中,到了废寝忘食的地步。布拉玛对他的行为大为感动,于是和莫德莱一起攻关,帮他出谋划策,想办法,并允许他独立调动建设厂的人、财、物进行研究。他们提出了许多想法来实现非人类工具与工件的接触,并最终确定工具必须用铁架固定在床上。但随之而来的问题是如何实现刀架沿工件的径向进给和轴向移动,从而保证能够加工出完整的圆柱面。经过苦思冥想和反复实验,径向进给的问题已经解决,即在刀架上安装一个手柄,摇动手柄带动一组丝杠机构,进而带动刀具来回运动。最后,只有刀架的轴向移动没有解决。一个偶然的机会为这个问题的解决带来了转机。有一天,Maudslay的车床模型用的蒸汽机坏了。为了找出原因,他把它拆开了。他在摆弄蒸汽机里可以来回移动的滑阀时,突然眼前一亮:为什么滑动不能实现轴向移动?
1794年,Maudslay终于生产出了第一台车床。这台车床是现代车床的鼻祖,它比以前的车床有三大改进:第一,车床的所有零件都是铁做的;二是由蒸汽驱动;但主要改进是使用了滑动刀架。有了它,工具不再在工人手中,而是固定在刀架上。刀具由两个螺杆送至工件,也可沿工件旋转轴平行移动。车床操作者只需操作手柄,将车床操作者从按压和操纵刀具的繁重体力劳动中解放出来。更重要的是,有了滑动刀架,可以大大提高加工精度,车刀可以以百分之一英寸的精度移动,不会因为车工的无意动作或肌肉收缩而产生抖动和冲击。另一个优点是滑动刀架和蒸汽机的结合不仅大大提高了加工速度,而且大大扩展了加工范围。利用本发明,即使最熟练的工人积累了经验,也可以容易、准确和快速地生产机器的各种部件的必要几何形状。的确,在此之前,很少能成功加工出像镜子一样光滑而没有坑洞的表面,但现在每个车床工人都能做到。
人们可能会认为,有了车床,我们就可以向纺机制造、蒸汽机制造等行业提供急需的精密零件。但是,当莫兹莱在1794年发明第一台车床时,其直接目的是为了提高布拉玛工厂的生产效率和产品质量,所以莫德莱后来又制造了几台这样的车床,全部作为工厂的秘密武器,供个人使用。布拉玛不想在社会上普及车床,以保持自己在这个行业的竞争优势。1849年,布拉玛的一位朋友约翰·菲亚利回忆起当年的情景:“在布拉玛的秘密工厂里,有几台当时其他类似工厂没有的新奇机器。这些机器都是在莫德斯利制造的。”正因如此,这项伟大发明的巨大社会效益在他发明的最初几年被压制了。恰在此时,Maudslay的命运出现了第二次重要转折,也为这个问题的解决带来了转机。