Как изготавливаются все более точные машины?

Создание очень точных машин кажется проблемой курицы и яйца. Как сделать один, если у вас его еще нет?

Например, как была изготовлена первая индексирующая головка без индексирующей головки для создания индексной пластины? Как был сделан первый токарный станок без токарного станка, чтобы сделать шпиндель? Это итеративный процесс, когда вы начинаете с чего-то, сделанного вручную, и каждая машина может сделать один немного лучше, чем предыдущий? Я полагаю, что геометрические конструкции являются источником точности некоторых примитивных машин. Но как оттуда добраться до чего-то вроде точного винта, необходимого для точного токарного станка или микрометра?

До того, как были изготовлены чрезвычайно точные станки, у них были чрезвычайно точные измерительные приборы.

Я буду использовать «первый токарный станок» в качестве примера. Станина токарного станка должна быть очень плоской, так как с ним можно откалибровать остальную часть станка. Один из способов сделать это можно, положив непрямую станину на гораздо более плоскую поверхность и соскребая высокие пятна на станине токарного станка, пока они не встретятся идеально.

Пластина с плоской поверхностью, должно быть, пришла откуда-то, и, насколько я помню, они сделали это, взяв по крайней мере 3 несколько плоских пластины и сложив их друг с другом. В конце концов все пластины будут очень плоскими.

Имея достаточно плоскую поверхность, вы можете сделать чрезвычайно прямые измерительные приборы, соединить их с простым поверхностным измерителем и начать производство изделий с чрезвычайно параллельными поверхностями. Прокручивание круглого стержня на пластине может проверить ее прямолинейность, а измеритель поверхности может обнаружить конусность.

Теперь с помощью прямой круглой планки вы можете использовать ее, чтобы выровнять ось вращения к основанию токарного станка, создав тем самым первый элементарный токарный станок.

Точные подшипники токарного станка, вероятно, были сделаны с помощью подшипников баббита, где вы удерживаете вращающийся вал / деталь на месте и отливаете подшипник из расплавленного провода вокруг стержня, а затем сильно поворачиваете стержень, создавая подшипник с практически нулевым зазором. Достаточно точный, если все сделано правильно, и он может справиться с небольшим смещением отверстия, просверленного в головке токарного станка и оси вращения.

Это был реальный мыслительный процесс, о котором Фейнман говорил вслух в своей знаменитой газете. В 1959 году было много места внизу .

Вот связанная часть:

Сто крошечных рук

Когда я сделаю свой первый набор рабских «рук» в масштабе одной четверти, я собираюсь сделать десять подходов. Я делаю десять комплектов «рук» и привязываю их к своим оригинальным рычагам, чтобы каждый из них параллельно делал одно и то же. Теперь, когда я делаю свои новые устройства на четверть меньше, я позволяю каждому из них изготовить десять копий, чтобы у меня было сто «рук» в 1/16 размера.

Куда я собираюсь положить миллион токарных станков? Да ведь в этом ничего нет; объем намного меньше, чем у одного полноформатного токарного станка. Например, если бы я сделал миллиард маленьких токарных станков, каждая 1/4000 от масштаба обычного токарного станка, было бы много материалов и свободного места, потому что в миллиарде маленьких детей в одном большом токарном станке менее 2 процентов материалов. ,

Видите ли, это ничего не стоит для материалов. Поэтому я хочу построить миллиард крошечных фабрик, моделей друг друга, которые производят одновременно, сверлят отверстия, штампуют детали и так далее.

Вся статья заслуживает полного усвоения, так как она описывает несколько потенциальных производственных процессов, а именно:

• Миниатюризация выпариванием
• Перестановка атомов

Для получения дополнительной информации о создании точных станков с нуля прочитайте превосходные и подробные «Основы механической точности» Уэйна Р. Мура. Это старая книга, и есть много копий, если вы используете вашу любимую поисковую систему.

Основными принципами повышения точности являются притирка и сравнение поверхностей.

По памяти некоторые из ключевых шагов Мура:

• Плоская притирка 3 поверхностных пластины друг к другу, чтобы сформировать основную поверхностную пластину
• Копирование прямых краев с мастер-поверхности
• Бесцентровое шлифование для изготовления первых цилиндров
• Цилиндрическая притирка для уточнения цилиндров
• Притирка точных винтовых резьб от грубых начальных винтов

Поскольку многие современные инструменты производятся с использованием (более ранней копии) «одинаковых» инструментов, «Как был изготовлен первый?» можно рассматривать как проблему курицы и яйца .

Один из способов загрузить точные станки из относительно грубых и грубых инструментов описан в книге Дэвида Джингери «Сборка собственного металлообрабатывающего цеха» , входящей в серию «Создайте свой собственный металлообрабатывающий цех» , « Сборка собственного металлообрабатывающего цеха» .

Связанный: Gingery машины и Morgan Demers токарный проект и построить свой собственный (металлообработка) Станок токарно - винторезный . Более отдаленно связанный: Самосборка .