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历史上的今天机床技术的奠基人——亨利·莫兹利出生
2023-08-23 10:30:30

机床作为一种生产机器的机器,被誉为工业现代化的基石,但是工业感十足的机床并不是在工业革命之后才出现的。早在2000多年前就有木工利用树枝的弹性和绳索的转力制作简单机械切削工件,15世纪的欧洲出现了制造钟表和武器用的螺纹车床和齿轮加工机床以及水力驱动的炮筒镗床,明代的《天工开物》中也记载了剖切玉石用的磨床。但即使到了珍妮纺纱机和蒸汽机出现的18世纪,机器仍然是通过手工作坊式的方法以人力制作的,和现代意义上的机械化生产相比有着不小差距。直到1797年,亨利莫兹利制造出了精密机床,从而在精密零件的加工方面迈出了决定性的一步,正式开启了机器生产机器的时代。


1771年8月22日,亨利莫兹利(Henry Maudslay,1771-1831)生于英国沃尔里奇的一个军人家庭,父亲因伤退伍后成为了伍尔维奇皇家兵工厂(当时在肯特郡)的一名“技师”。莫兹利小时候没有受过正规教育,12岁开始就子承父业进入兵工厂负责火药装弹工作,14岁时转行去木匠身边做学徒。由于本人对机械的兴趣和热爱,最终在15岁的莫兹利说服双亲前往铁匠铺成为了一名学徒工。在铁匠铺工作期间,莫兹利熟练掌握了作为机械工的基本技术的几种手工技术,其中,他使用锉的本领最高,数年的铁匠工作让他学到了优秀的手艺并积累了良好的声誉。在当时,锁匠和钟表匠都是社会上的热门职业。因为随着人们的生活水平的不断提高,家庭和工厂为了防盗,不得不上锁;当时的很多人都用上了过去只有上层社会人物才能拥有的钟表等物品。因此,刚过18世纪,在欧洲各地就出现了很多锁匠、钟表匠。在英国,安全锁制造业者约瑟夫·布拉马当属行业行业翘楚。因为布拉马是机械制造技术的权威人士,因此他的工厂成了每个想当一名真正机械工的人向往的地方。这对机械活儿本来就很好的莫兹利当然是具有很大的吸引力的。这样,18岁莫兹利就向布拉马提出了自己的申请。布拉马让莫兹利干了几样活,进行考核。布拉马看到莫兹利出色地完成了自己提出的各种技术考核项目,决定录用莫兹利。在布拉玛的工厂中,莫兹利表现出了自己的才华,一年后,这位十九岁的年轻人被任命为布拉马工作室的经理。

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在制锁时,莫兹利就注意到这样的问题,即:为了满足需要量,如果再采用手工制锁方式的话,其产量就满足不了需要。同时,他也考虑到了必须借助机械,方能进行大批量生产。但当时的车床由于没有进给箱这一重要部件,无法满足锁厂生产的需求,于是莫兹利开始着手对已有的机床进行改进。当莫兹利开始为布拉马工作时,典型的车床是通过踏板进行加工的,要把锁轴精确地镟成圆柱形,过去的方法是依靠工人的熟练技能来完成的。几百年来他们所用的辅助工具都是脚踏车床和手中的车刀。工件夹紧后,由一根绳子牵着转动。绳子的一端系在弹簧摆上,另一端绑在脚踏板上,车刀靠手劲压在工件上。这种方法用于车削还可以,用于金属加工则根本不行,由于旋转方向不断变换,使手持刀具难以做到精密、稳定的加工。因此,莫兹利改进了车床。他把脚踏板和弹簧摆改换为一个轮子,轮子通过传动轴由蒸汽机驱动。

莫兹利最主要的改进还是刀架。刀具不再拿在工人手中,而是固定在刀架上。刀具用两根丝杠送向工件,还可以跟工作的旋转轴平行移动。车工只需操作手柄。有了刀架使车工省去了为按压和操纵刀具付出艰苦的体力劳动。更重要的是有了刀架可以大大提高加工的精密度,不会因为车工的无意动作或肌肉收缩而产生颤抖和冲击。在此以前要加工平滑如镜、没有坑坑洼洼的表面很少获得成功,而现在,每个车工都能做到。需要熟练操作技能的脚踏旋床终于演变成车削机床了。有了车床就可以向机构制造业提供迫切需要的精密零件了。在布拉马工厂中,莫兹利还协助布拉玛解决了液压机密封问题。1797 年,在为布拉玛工作了八年之后,26岁的莫兹利由于薪金问题辞职创业,成立了自己的第一家工厂。莫兹利的工厂凭借优异的产品质量,在顾客中的信誉极高,采购订货接踵而来,由于他技艺高强,小厂很快兴旺起来,到 1810 年,莫兹利雇佣了 80 名工人,他的工作室空间不足,因此搬到了兰贝斯威斯敏斯特桥路的更大厂房。莫兹利还招募了一位有前途的年轻海军部绘图员约书亚•菲尔德(Joshua Field),事实证明他非常有才华,莫兹利邀请他成为合伙人,成立了莫兹利·菲尔德商会,一下子发展成为机床生产厂家。莫兹利十分注意发明,他新设计了锅炉钢板的打刻机等,使过去的手工打刻加工改用机械进行。为了提高生产效率,尤其想提高加工质量,莫兹利对机床进行了进一步改进并于 1800 年开发出第一台工业实用型螺纹切削车床,通过他自己发明的进给箱和安装在车床上的丝杠相啮合而自动进给,与过去的螺纹加工机床相比,可以加工出十分精确的螺纹。用几个齿轮把主轴与丝杆连接起来,机器起动后,齿轮的转动带动了丝杆转动,只更换大小不同的齿轮,便可改变丝杆的转速,这样就能自动加工出不同螺距的螺丝。莫兹利的这一发明,由其弟子克莱梅特、惠特尼制作并组装完成。

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莫兹利在1791年结婚,育有一女四子:长子托马斯·亨利 (Thomas Henry) 和最小的约瑟夫 (Joseph),随后加入父亲经商。第二个威廉成为一名土木工程师,也是土木工程师学会的创始人之一。

莫兹利在生命即将结束时对天文学产生了兴趣,并开始建造一架望远镜。他打算在诺伍德买一栋房子并在那里建造一个私人天文台,但他在计划实现之前就去世了。 1831 年 1 月,他在拜访一位法国朋友后横渡英吉利海峡时感到感冒。他病了四个星期,并于 1831 年 2 月 14去世。他被埋葬在圣玛丽·玛格达伦·伍尔维奇 (St Mary Magdalen Woolwich)教堂墓地;他设计了位于圣母教堂的纪念馆。莫兹莱以其机床技术为工业革命奠定了重要基础。他最有影响力的发明是螺纹切削车床。该机器实现了螺钉的一致性并允许使用可互换零件(大规模生产的先决条件),是工业革命所必需的革命性发展。

他的工作室培养了许多杰出的工程师,包括理查德·罗伯茨、大卫·纳皮尔、约瑟夫·克莱门特、约瑟夫·惠特沃斯爵士、詹姆斯·纳斯米思(蒸汽锤的发明者)、约书亚·菲尔德。当机械工程处于起步阶段时,莫兹利在机械工程的发展中发挥了重要作用,但他在开发用于世界各地工程车间的机床方面尤其具有开拓性。

由于莫兹利在车床的研制方面对人类做出了巨大的贡献,因此,不仅车床,其它机床也能够制造得很精确了。进入19世纪以后,机床工业迅猛地发展起来,从而也推动了机器制造业和批量生产的发展。由于莫兹利的重大贡献,他被后人称为“车床之父”或“机床之父”。



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