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歷史上的今天機床技術的奠基人——亨利·莫茲利出生
2023-08-23 10:30:30

機床作為一種生產機器的機器,被譽為工業現代化的基石,但是工業感十足的機床并不是在工業革命之后才出現的。早在2000多年前就有木工利用樹枝的彈性和繩索的轉力制作簡單機械切削工件,15世紀的歐洲出現了制造鐘表和武器用的螺紋車床和齒輪加工機床以及水力驅動的炮筒鏜床,明代的《天工開物》中也記載了剖切玉石用的磨床。但即使到了珍妮紡紗機和蒸汽機出現的18世紀,機器仍然是通過手工作坊式的方法以人力制作的,和現代意義上的機械化生產相比有著不小差距。直到1797年,亨利莫茲利制造出了精密機床,從而在精密零件的加工方面邁出了決定性的一步,正式開啟了機器生產機器的時代。


1771年8月22日,亨利莫茲利(Henry Maudslay,1771-1831)生于英國沃爾里奇的一個軍人家庭,父親因傷退伍后成為了伍爾維奇皇家兵工廠(當時在肯特郡)的一名“技師”。莫茲利小時候沒有受過正規教育,12歲開始就子承父業進入兵工廠負責火藥裝彈工作,14歲時轉行去木匠身邊做學徒。由于本人對機械的興趣和熱愛,最終在15歲的莫茲利說服雙親前往鐵匠鋪成為了一名學徒工。在鐵匠鋪工作期間,莫茲利熟練掌握了作為機械工的基本技術的幾種手工技術,其中,他使用銼的本領最高,數年的鐵匠工作讓他學到了優秀的手藝并積累了良好的聲譽。在當時,鎖匠和鐘表匠都是社會上的熱門職業。因為隨著人們的生活水平的不斷提高,家庭和工廠為了防盜,不得不上鎖;當時的很多人都用上了過去只有上層社會人物才能擁有的鐘表等物品。因此,剛過18世紀,在歐洲各地就出現了很多鎖匠、鐘表匠。在英國,安全鎖制造業者約瑟夫·布拉馬當屬行業行業翹楚。因為布拉馬是機械制造技術的權威人士,因此他的工廠成了每個想當一名真正機械工的人向往的地方。這對機械活兒本來就很好的莫茲利當然是具有很大的吸引力的。這樣,18歲莫茲利就向布拉馬提出了自己的申請。布拉馬讓莫茲利干了幾樣活,進行考核。布拉馬看到莫茲利出色地完成了自己提出的各種技術考核項目,決定錄用莫茲利。在布拉瑪的工廠中,莫茲利表現出了自己的才華,一年后,這位十九歲的年輕人被任命為布拉馬工作室的經理。

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在制鎖時,莫茲利就注意到這樣的問題,即:為了滿足需要量,如果再采用手工制鎖方式的話,其產量就滿足不了需要。同時,他也考慮到了必須借助機械,方能進行大批量生產。但當時的車床由于沒有進給箱這一重要部件,無法滿足鎖廠生產的需求,于是莫茲利開始著手對已有的機床進行改進。當莫茲利開始為布拉馬工作時,典型的車床是通過踏板進行加工的,要把鎖軸精確地鏇成圓柱形,過去的方法是依靠工人的熟練技能來完成的。幾百年來他們所用的輔助工具都是腳踏車床和手中的車刀。工件夾緊后,由一根繩子牽著轉動。繩子的一端系在彈簧擺上,另一端綁在腳踏板上,車刀靠手勁壓在工件上。這種方法用于車削還可以,用于金屬加工則根本不行,由于旋轉方向不斷變換,使手持刀具難以做到精密、穩定的加工。因此,莫茲利改進了車床。他把腳踏板和彈簧擺改換為一個輪子,輪子通過傳動軸由蒸汽機驅動。

莫茲利最主要的改進還是刀架。刀具不再拿在工人手中,而是固定在刀架上。刀具用兩根絲杠送向工件,還可以跟工作的旋轉軸平行移動。車工只需操作手柄。有了刀架使車工省去了為按壓和操縱刀具付出艱苦的體力勞動。更重要的是有了刀架可以大大提高加工的精密度,不會因為車工的無意動作或肌肉收縮而產生顫抖和沖擊。在此以前要加工平滑如鏡、沒有坑坑洼洼的表面很少獲得成功,而現在,每個車工都能做到。需要熟練操作技能的腳踏旋床終于演變成車削機床了。有了車床就可以向機構制造業提供迫切需要的精密零件了。在布拉馬工廠中,莫茲利還協助布拉瑪解決了液壓機密封問題。1797 年,在為布拉瑪工作了八年之后,26歲的莫茲利由于薪金問題辭職創業,成立了自己的第一家工廠。莫茲利的工廠憑借優異的產品質量,在顧客中的信譽極高,采購訂貨接踵而來,由于他技藝高強,小廠很快興旺起來,到 1810 年,莫茲利雇傭了 80 名工人,他的工作室空間不足,因此搬到了蘭貝斯威斯敏斯特橋路的更大廠房。莫茲利還招募了一位有前途的年輕海軍部繪圖員約書亞?菲爾德(Joshua Field),事實證明他非常有才華,莫茲利邀請他成為合伙人,成立了莫茲利·菲爾德商會,一下子發展成為機床生產廠家。莫茲利十分注意發明,他新設計了鍋爐鋼板的打刻機等,使過去的手工打刻加工改用機械進行。為了提高生產效率,尤其想提高加工質量,莫茲利對機床進行了進一步改進并于 1800 年開發出第一臺工業實用型螺紋切削車床,通過他自己發明的進給箱和安裝在車床上的絲杠相嚙合而自動進給,與過去的螺紋加工機床相比,可以加工出十分精確的螺紋。用幾個齒輪把主軸與絲桿連接起來,機器起動后,齒輪的轉動帶動了絲桿轉動,只更換大小不同的齒輪,便可改變絲桿的轉速,這樣就能自動加工出不同螺距的螺絲。莫茲利的這一發明,由其弟子克萊梅特、惠特尼制作并組裝完成。

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莫茲利在1791年結婚,育有一女四子:長子托馬斯·亨利 (Thomas Henry) 和最小的約瑟夫 (Joseph),隨后加入父親經商。第二個威廉成為一名土木工程師,也是土木工程師學會的創始人之一。

莫茲利在生命即將結束時對天文學產生了興趣,并開始建造一架望遠鏡。他打算在諾伍德買一棟房子并在那里建造一個私人天文臺,但他在計劃實現之前就去世了。 1831 年 1 月,他在拜訪一位法國朋友后橫渡英吉利海峽時感到感冒。他病了四個星期,并于 1831 年 2 月 14去世。他被埋葬在圣瑪麗·瑪格達倫·伍爾維奇 (St Mary Magdalen Woolwich)教堂墓地;他設計了位于圣母教堂的紀念館。莫茲萊以其機床技術為工業革命奠定了重要基礎。他最有影響力的發明是螺紋切削車床。該機器實現了螺釘的一致性并允許使用可互換零件(大規模生產的先決條件),是工業革命所必需的革命性發展。

他的工作室培養了許多杰出的工程師,包括理查德·羅伯茨、大衛·納皮爾、約瑟夫·克萊門特、約瑟夫·惠特沃斯爵士、詹姆斯·納斯米思(蒸汽錘的發明者)、約書亞·菲爾德。當機械工程處于起步階段時,莫茲利在機械工程的發展中發揮了重要作用,但他在開發用于世界各地工程車間的機床方面尤其具有開拓性。

由于莫茲利在車床的研制方面對人類做出了巨大的貢獻,因此,不僅車床,其它機床也能夠制造得很精確了。進入19世紀以后,機床工業迅猛地發展起來,從而也推動了機器制造業和批量生產的發展。由于莫茲利的重大貢獻,他被后人稱為“車床之父”或“機床之父”。



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