Jak powstają coraz bardziej dokładne maszyny?

Wykonywanie wyjątkowo dokładnych maszyn wydaje się problemem z kurczakiem i jajkami. Jak to zrobić, jeśli jeszcze go nie masz?

Na przykład, jak powstała pierwsza głowica indeksująca bez głowicy indeksującej, aby utworzyć płytkę indeksującą? Jak powstała pierwsza tokarka bez tokarki do wrzeciona? Czy jest to proces iteracyjny, w którym zaczynasz od czegoś wykonanego ręcznie, a każda maszyna może uczynić ją nieco lepszą od poprzedniej? Przypuszczam, że konstrukcje geometryczne są źródłem dokładności niektórych prymitywnych maszyn. Ale jak przejść stamtąd do precyzyjnej śruby wymaganej do uzyskania dokładnej tokarki lub mikrometru?

Zanim powstały niezwykle dokładne maszyny, najpierw miały wyjątkowo dokładne urządzenia pomiarowe.

Jako przykładu użyję „pierwszej tokarki”. Łoże tokarki musi być bardzo płaskie, ponieważ resztę maszyny można z nią skalibrować. Jednym ze sposobów, w jaki można to zrobić, jest umieszczenie nieprostego łóżka na znacznie bardziej płaskiej płycie powierzchniowej i zeskrobanie wysokich miejsc na łóżku tokarki, aż idealnie się spotkają.

Płaska płytka musiała pochodzić z jakiegoś miejsca iz tego, co pamiętam, robią to, biorąc co najmniej 3 nieco płaskie talerze i docierając je ze sobą. W końcu wszystkie talerze staną się bardzo płaskie.

Mając wystarczająco płaską powierzchnię, możesz zrobić niezwykle proste przyrządy pomiarowe, sparować je z prostym miernikiem powierzchni i możesz zacząć produkować przedmioty o bardzo równoległych powierzchniach. Toczenie okrągłego paska na płycie może sprawdzić, jak jest prosto, a przyrząd do pomiaru powierzchni może wykryć zwężenie.

Teraz za pomocą prostego okrągłego pręta można użyć tego, aby wyrównać oś obrotu do łoża tokarki, tworząc w ten sposób pierwszą podstawową tokarkę.

Dokładne łożyska tokarskie zostały prawdopodobnie wykonane w łożyskach babbitt w sposób, w którym przytrzymujesz obracający się wał / część w miejscu i odlewasz łożysko ze stopionego ołowiu wokół pręta, a następnie silnie przekręcasz pręt, tworząc łożysko o zerowym luzie. Dość dokładne, jeśli wykonane prawidłowo, i może poradzić sobie z niewielkim przesunięciem otworu wierconego w głowicy tokarki i osi obrotu.

To był faktyczny proces myślowy, który głośno wypowiedział Feynman w swoim słynnym artykule. Na dole jest dużo miejsca w 1959 roku.

Oto powiązana część:

Sto małych dłoni

Kiedy wykonam swój pierwszy zestaw „rąk” niewolników w skali czwartej, zrobię dziesięć zestawów. Wykonuję dziesięć zestawów „rąk” i podłączam je do moich oryginalnych dźwigni, aby każdy z nich robił dokładnie to samo w tym samym czasie równolegle. Teraz, kiedy robię nowe urządzenia o jedną czwartą mniejszą, pozwalam każdemu wyprodukować dziesięć egzemplarzy, aby mieć sto „rąk” w rozmiarze 1/16.

Gdzie mam umieścić milion tokarek, które będę miał? Nie ma w tym nic; objętość jest znacznie mniejsza niż w nawet jednej tokarce pełnej skali. Na przykład, jeśli wykonałem miliard małych tokarek, na każde 1/4000 skali zwykłej tokarki, dostępnych jest wiele materiałów i przestrzeni, ponieważ w miliardie małych znajduje się mniej niż 2 procent materiałów w jednej dużej tokarce .

Widzisz, to nic nie kosztuje. Chcę więc zbudować miliard maleńkich fabryk, modeli, które produkują jednocześnie, wiercąc otwory, wytłaczając części i tak dalej.

Cały artykuł jest warty pełnego strawienia, ponieważ pisze o kilku potencjalnych procesach produkcyjnych, tj .:

• Miniaturyzacja przez odparowanie
• Zmiana rozmieszczenia atomów

Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat budowania precyzyjnych obrabiarek od zera, przeczytaj doskonałe i szczegółowe „Podstawy dokładności mechanicznej” autorstwa Wayne R. Moore'a. To stara książka i jest mnóstwo kopii, jeśli używasz swojej ulubionej wyszukiwarki internetowej.

Podstawowe zasady zwiększania dokładności to docieranie i porównywanie powierzchni.

Z pamięci niektóre kluczowe kroki Moore'a to:

• Płaskie docieranie 3 płyt powierzchniowych do siebie, tworząc płytę wzorcową
• Kopiowanie prostych krawędzi z płyty wzorcowej
• Szlifowanie bezśrodkowe do produkcji pierwszych cylindrów
• Docieranie cylindryczne w celu udoskonalenia cylindrów
• Docieranie dokładnych gwintów śrub z surowych śrub początkowych

Ponieważ wiele współczesnych narzędzi jest obecnie wytwarzanych przy użyciu (wcześniejszej kopii) „tych samych” narzędzi, „Jak powstało pierwsze?” może być postrzegany jako rodzaj problemu z kurczakiem i jajkami .

Jeden ze sposobów ładowania dokładnych maszyn ze stosunkowo gruboziarnistych i prymitywnych narzędzi opisano w książce „Zbuduj własny warsztat obróbki metali ze złomu” autorstwa Davida J. Gingery'ego , części serii „ Zbuduj własny warsztat obróbki metali” .

Powiązane: Maszyny do obróbki pierśników i projekt tokarki Morgan Demers i Zbuduj własną tokarkę (obróbkę metali) . Bardziej powiązane: samoorganizacja .