Станок для промышленной революции. Токарный станок: история изобретения и современные модели Простейшая современная модель

Детские годы жизни

Отец Модсли, которого также звали Генри, работал мастером по ремонту колёс и кузовов карет в Royal Engineers (англ. ). После ранения в бою он стал кладовщиком в Royal Arsenal (англ. ), расположенном в Вулидже , южном районе Лондона , предприятии, производящем вооружение, боеприпасы и взрывчатые вещества, а также проводящем научные исследования для британских вооруженных сил. Там он женился на молодой вдове, Маргарет Лонди, у них было семь детей, среди которых молодой Генри был пятым ребёнком. В 1780 году отец Генри умер. Как и многие дети той эпохи, Генри с раннего возраста начал работать на производстве, в возрасте 12 лет он был «порошковой обезьяной», одним из мальчиков, нанятых для засыпки патронов в Арсенале (Royal Arsenal (англ. ). Два года спустя он был переведён в столярную мастерскую, укомплектованную штамповочным кузнечным прессом, где в возрасте пятнадцати лет начал обучаться кузнечному ремеслу.

Карьера

Один из известных токарно-винторезных станков Модсли, создан примерно между 1797 и 1800 годом.

В 1800 году Модсли разработал первый промышленный металлорежущий станок, позволяющий стандартизировать размеры резьбы. Это позволило внедрить концепцию взаимозаменяемости, чтобы применять на практике гайки и болты. До него резьбу, как правило, набивали квалифицированные работники очень примитивным способом - размечали на заготовке болта канавку, а потом прорезали её используя зубило , напильник и различные другие инструменты. Соответственно - гайки и болты получались нестандартной формы и размера, и такой болт подходил исключительно к гайке, которую для него изготовили. Гайки применялись редко, металлические винты применялись в основном при работах по дереву, для соединения отдельных блоков. Металлические болты, проходящие через обрамление древесины, для крепежа с другой стороны заклинивались или на край болта надевалась металлическая шайба и конец болта развальцовывался. Модсли для использования в своей мастерской стандартизировал процесс изготовления резьбы и выпустил наборы метчиков и плашек , таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера. Это было большим шагом вперёд в техническом прогрессе и производстве оборудования .

Модсли впервые изобрёл микрометр с точностью измерения до одной десятитысячной доли дюйма (0.0001 в ≈ 3 мкм). Он назвал его «лордом-канцлером», поскольку им пользовались, чтобы уладить любые вопросы относительно точности измерения деталей в его мастерских.

В преклонном возрасте Модсли проявил интерес к астрономии и начал строить телескоп . Он намеревался купить дом в одном из районов Лондона и построить частную обсерваторию, но заболел и умер прежде, чем смог осуществить свой план. В январе 1831 года он простудился во время пересечения Ла-Манша , возвращаясь после посещения своего друга во Франции. Генри болел 4 недели и умер 14 февраля 1831. Его похоронили на приходском кладбище церкви св. Марии Магдалины (англ. ) в Вулидже (Южный Лондон), где по его проекту был воздвигнут чугунный мемориал семьи Модсли, отлитый на заводе в Ламбете . В дальнейшем на этом кладбище похоронили 14 членов его семьи.

Многие выдающиеся инженеры обучались в мастерской Генри, в том числе Ричард Робертс (англ. ) , Дэвид Нейпир, Джозеф Клемент (англ. ), сэр Джозеф Витуорт , Джеймс Несмит (изобретатель парового молота), Джошуа Филд (англ. ) и Уильям Мьюир.

Генри Модсли внёс свой вклад в развитие машиностроения, когда оно ещё только зарождалось, основное его новаторство было в создании станков, которые потом будут использоваться в технических мастерских по всему миру.

Компания Модсли была одной из самых важных британских инженерных мануфактур девятнадцатого века и просуществовала до 1904 года.

Литература

Примечания

Категории:

• Персоналии по алфавиту
• Учёные по алфавиту
• Родившиеся 22 августа
• Родившиеся в 1771 году
• Умершие 14 февраля
• Умершие в 1831 году
• Умершие в Великобритании
• Механики по алфавиту
• Механики Великобритании
• Механики XIX века
• Инженеры Великобритании

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Модсли, Генри" в других словарях:

I (Maudslay) (1771 1831), английский механик и промышленник. Создал токарно винторезный станок с механизированным суппортом (1797), механизировал производство винтов, гаек и др. II (Maudsley) (1835 1918), английский психиатр и философ позитивист … Энциклопедический словарь

МОДСЛИ (Maudslay) Генри (1771 1831), английский механик и промышленник. Создал токарно винторезный станок с механизированным суппортом (1797), механизировал производство винтов, гаек и др … Энциклопедический словарь

МОДСЛИ (Maudsley) Генри (1835 1918), английский психиатр и философ позитивист, один из основоположников детской психиатрии и эволюционного направления в психиатрии … Энциклопедический словарь

22.8.1771 — 14.2.1831

"Англичанин-хитрец, чтоб работе помочь,

Вымышлял за машиной машину;"

В. Богданов

Aнглийский механик и промышленник.

Создал токарно-винторезный станок с механизированным суппортом (1797), механизировал производство винтов, гаек и др.

Ранние годы провел в Вулвиче под Лондоном. В 12 лет стал работать набивальщиком патронов в Вулвичском арсенале, а в 18 лет он лучший кузнец арсенала и слесарь-механик, в мастерской Дж. Брама - лучшей мастерской Лондона. Позже открыл собственную мастерскую, потом завод в Ламбете. Создал "Лабораторию Модсли". Дизайнер. Машиностроитель. Создал механизированный суппорт токарного станка, собственной конструкции.

Придумал оригинальный набор сменных зубчатых колес. Изобрел поперечно-строгальный станок с кривошипно-шатунным механизмом. Создал или усовершенствовал большое количество различных металлорежущих станков.

Строил для России паровые корабельные машины.

С начала XIX века начался постепенный переворот в машиностроении. На место старому токарному станку один за другим приходят новые высокоточные автоматические станки, оснащенные суппортами.

Начало этой революции положил токарный винторезный станок английского механика Генри Модсли, позволявший автоматически вытачивать винты и болты с любой нарезкой. Винторезный станок, сконструированный Модсли, представлял собой значительный шаг вперед. История его изобретения так описывается современниками. В 1794-1795 годах Модсли, еще молодой, но уже весьма опытный механик, работал в мастерской известного изобретателя Брамы. Основными изделиями мастерской были придуманные Брамо ватер-клозеты и замки. Спрос на них был очень широкий, а ручным способом изготавливать их было трудно. Перед Брамой и Модсли стояла задача увеличить число деталей, изготавливаемых на станках. Однако старый токарный станок был для этого неудобен. Начав работу по его усовершенствованию, Модсли в 1794 году снабдил его крестовым суппортом.

Нижняя часть суппорта (салазки) устанавливались на одной раме с задней бабкой станка и могла скользить вдоль ее направляющей. В любом ее месте суппорт мог быть прочно закреплен при помощи винта. На нижних салазках находились верхние, устроенные подобным же образом. С помощью них резец, закрепленный винтом в прорези на конце стального бруска, мог перемещаться в поперечном направлении. Движение суппорта в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двух ходовых винтов. Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жестко установив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемой поверхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл.

При этом суппорт выполнял функцию руки рабочего, удерживающего резец. В описываемой конструкции, собственно, не было еще ничего нового, но она была необходимым шагом к дальнейшим усовершенствованиям.

Уйдя вскоре после своего изобретения от Брамы, Модсли основал собственную мастерскую и в 1798 году создал более совершенный токарный станок. Этот станок стал важной вехой в развитии станкостроения, так как он впервые позволил автоматически производить нарезку винтов любой длины и любого шага. Как уже говорилось, слабым местом прежнего токарного станка было то, что на нем можно было нарезать только короткие винты. Иначе и быть не могло-ведь там не было суппорта, рука рабочего должна была оставаться неподвижной, а двигалась сама заготовка вместе с шпинделем.

В станке Модсли заготовка оставалась неподвижной, а двигался суппорт с закрепленным в нем резцом. Для того чтобы заставить суппорт перемещаться на нижних салазках вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовой винт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезалась резьба с тем же шагом, что была на этом винте.

Для нарезки винтов с различным шагом при станке имелся запас ходовых винтов. Автоматическое нарезание винта на станке происходило следующим образом. Заготовку зажимали и обтачивали до нужных размеров, не включая механической подачи суппорта. После этого соединяли ходовой винт со шпинделем, и винтовая нарезка осуществлялась за несколько проходов резца. Обратный отход суппорта каждый делался вручную после отключения самоходной подачи.

Таким образом, ходовой винт и суппорт полностью заменяли руку рабочего. Мало того, они позволяли нарезать резьбу гораздо точнее и быстрее, чем на прежних станках. В 1800 году Модсли внес замечательное усовершенствование в свой станок - взамен набора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которые соединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50). Теперь можно было при помощи одного ходового винта получать различные резьбы с разнообразным шагом. В самом деле, если требовалось, например, получить винт, у которого ход в n раз меньше, чем у ходового, нужно было заставить заготовку вращаться с такой скоростью, чтобы она делала n оборотов за то время, пока ходовой винт получал свое вращение от шпинделя, этого было легко добиться, вставив между шпинделем и винтом одно или несколько зубчатых передаточных колес. Зная число зубьев на каждом колесе, не трудно было получить требуемую скорость. Меняя комбинацию колес, можно было добиваться разного эффекта, например, нарезать правую резьбу вместо левой.

На своем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой изумительной точностью и аккуратностью, что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезал регулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течение долгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пять футов длины и два дюйма в диаметре с 50-ю витками на каждый дюйм. Резьба была такой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скором времени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространение и послужил образцом для многих других металлорежущих станков.

Выдающееся достижение Модсли принесло ему громкую и заслуженную славу. Действительно, хотя Модсли нельзя считать единственным изобретателем суппорта, его несомненная заслуга состояла в том, что он выступил со своей идеей в самый нужный момент и облек ее в наиболее совершенную форму. Другая его заслуга была в том, что он внедрил идею суппорта в массовое производство и тем способствовал ее окончательному распространению. Он же первый установил, что каждый винт определенного диаметра должен иметь резьбу с определенным шагом. До тех пор, пока винтовая нарезка наносилась вручную, каждый винт имел свои особенности. Для всякого винта изготовлялась своя гайка, обычно не подходившая ни к какому другому винту.

Введение механизированной нарезки обеспечило единообразие всех резьб. Теперь любой винт и любая гайка одного диаметра подходили друг к другу вне зависимости от того, где они были изготовлены. Это было начало стандартизации деталей, имевшей чрезвычайно большое значение для машиностроения.

Один из учеников Модсли, Джеймс Несмит, в последующем сам сделавшийся выдающемся изобретателем, писал в своих воспоминаниях о Модсли, как о зачинателе стандартизации. "Он перешел к распространению важнейшего дела единообразия винтов. Можно назвать это усовершенствованием, но вернее будет назвать это переворотом, произведенным Модсли в машиностроении. До него не было никакой системы в соотношении между числом витков нарезки винтов и их диаметром. Каждый болт и гайка были пригодны только друг для друга и не имели ничего общего с болтом соседних размеров.

Поэтому все болты и соответствующие им гайки получали специальные маркировки, обозначавшие принадлежность их друг к другу. Любое смешение их вело к бесконечным затруднениям и расходам, неэффективности и неразберихи - часть машинного парка должна была постоянно использоваться для ремонта.

Только тот, кто жил в относительно ранние дни производства машин, может иметь правильное представление о неприятностях, препятствиях и расходах, которые вызывало подобное положение, и только тот правильно оценит великую заслугу, оказанную Модсли машиностроению".

Биография

Отец Модсли, которого также звали Генри, работал армейским мастером по ремонту колёс и кузовов карет. После ранения в бою он стал кладовщиком в Королевском арсенале (англ.) русск. , расположенном в Вулидже , южном районе Лондона , предприятии, производившем вооружение, боеприпасы и взрывчатые вещества, а также проводившем научные исследования для британских вооружённых сил. Там он женился на молодой вдове, Маргарет Лонди. У них было семь детей, среди которых молодой Генри был пятым ребёнком. В 1780 году отец Генри умер. Как и многие дети той эпохи, Генри с раннего возраста начал работать на производстве, в возрасте 12 лет он был «порошковой обезьяной», то есть одним из мальчиков, нанятых для засыпки патронов в Вулиджском арсенале. Два года спустя он был переведён в столярную мастерскую, снабжённую штамповочным кузнечным прессом, где в возрасте пятнадцати лет начал обучаться кузнечному ремеслу.

Один из известных токарно-винторезных станков Модсли, создан примерно между 1797 и 1800 годом.

В 1789 Модсли начал работать в лон­дон­ской ме­ха­нической мас­тер­ской Джозефа Бра­мы . В 1794 году Модсли изо­брёл кре­сто­вый суп­порт к то­кар­но­му стан­ку, с помощью которого можно было ав­то­ма­ти­че­ски вы­та­чи­вать вин­ты и бол­ты с лю­бой на­рез­кой. В 1797 он создал то­кар­но-вин­то­рез­ный ста­нок с суп­пор­том (ме­ха­ни­зи­ро­ван­ным на ос­но­ве вин­то­вой пары) и на­бо­ром зуб­ча­тых ко­лёс.

В 1800 году Модсли разработал первый промышленный металлорежущий станок, позволявший стандартизировать размеры резьбы. Благодаря этому изобретению стало возможным внедрить концепцию взаимозаменяемости , чтобы применять на практике гайки и болты. До него резьбу, как правило, набивали квалифицированные работники очень примитивным способом - размечали на заготовке болта канавку, а потом прорезали её, используя зубило , напильник и различные другие инструменты, из-за чего гайки и болты получались нестандартной формы и размера, и гайка подходила только к тому болту, для которого была изготовлена. Гайки применялись редко, металлические винты применялись в основном при работах по дереву, для соединения отдельных блоков. Металлические болты, проходившие через обрамление древесины, для крепежа с другой стороны заклинивались, или на край болта надевалась металлическая шайба, и конец болта развальцовывался. Модсли для использования в своей мастерской стандартизировал процесс изготовления резьбы и выпустил наборы метчиков и плашек , таким образом, любой болт подходил к любой гайке того же размера, что и он сам. Это было большим шагом вперёд в техническом прогрессе и производстве оборудования .

В 1810 году Модсли осно­вал ма­ши­но­стро­ительный за­вод, а в 1815 году соз­дал ста­ноч­ную ли­нию по про­изводств ка­нат­ных бло­ков для кораблей.

Модсли впервые создал микрометр с точностью измерения до одной десятитысячной доли дюйма (0.0001 в ≈ 3 мкм) . Он назвал его «лордом-канцлером», поскольку им пользовались, чтобы уладить любые вопросы относительно точности измерения деталей в его мастерских.

Он так­же изо­брёл ма­ши­ну для пробивки от­вер­стий в лис­тах ко­тель­но­го же­ле­за, скон­ст­руи­ро­вал проходческий щит для постройки тон­не­ля под Тем­зой в Лон­до­не.

В преклонном возрасте Модсли стал проявлять интерес к астрономии и начал строить телескоп . Он намеревался купить дом в одном из районов Лондона и построить частную обсерваторию, но заболел и умер прежде, чем смог осуществить свой план. В январе 1831 года, возвращаясь из Франции от своего друга, во время пересечения Ла-Манша он простудился. После четырёх недель болезни, 14 февраля 1831, он умер. Его похоронили на приходском кладбище

Токарный станок - станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец - режущий инструмент - перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

В XVII-XVIII вв. бурно развивалась обрабатывающая промышленность. При многих мануфактурах были металлообрабатывающие мастерские.

Обработка в мастерских велась в основном на токарных лучковых станках. В этих станках сверху была укреплена гибкая жердь, к которой привязывался один конец веревки. Веревка обвивала валик на станке. Другой конец прикреплялся к доске, которая являлась педалью для ноги рабочего. Нажимая на педаль, рабочий вращал валик и обрабатываемую деталь. Режущий инструмент он держал в руке. Токарный станок был сложным орудием, но не машиной. Для превращения в машину был необходим резцедержатель-суппорт, заменяющий руку человека.

Изобретателем токарного станка с суппортом стал русский механик А. К. Нартов. Он построил несколько токарно-копировальных станков, имевших механический суппорт-держалку.

На станках конструкции Нартова для привода можно было использовать колесо, приводимое в движение при помощи воды или силы животных.

Несмотря на замечательные работы Нартова и высокую оценку, которую получили его изобретения и знания, изобретенный им суппорт не оказал большого влияния на практическое развитие техники токарного дела.

В конце XVIII в. к идее применения суппорта в токарных станках вернулись во Франции. В "Французской энциклопедии" Дидро в 1779 г. дается описание приспособления для токарных станков, которое явно напоминает принцип суппорта. Однако у этих станков был ряд недостатков, исключавших их широкое применение на практике.

Возможность развития техники машиностроения появилась только в результате первых двух этапов промышленной революции. Для машинного производства машин был необходим мощный двигатель. К началу XIX в. таким двигателем стала универсальная паровая машина двойного действия. С другой стороны, развитие производства рабочих машин и паровых двигателей во второй половине XVIII в. сформировало квалифицированные кадры для машиностроения - рабочих-механиков. Эти два условия и обеспечили техническую революцию в машиностроении.

Начало изменению техники изготовления машин положил английский механик Генри Модсли, создавший механический суппорт для токарного станка. Модсли с двенадцати лет начал работать в лондонском Арсенале. Там он получил хорошие навыки в дерево- и металлообработке и, кроме того, стал мастером кузнечного дела. Однако Модсли мечтал о карьере механика. В 1789 г. он поступил в Лондонскую механическую мастерскую Джозефа Брама, специалиста по изготовлению замков.

В мастерской Брама у Г. Модсли появилась возможность изобретать и конструировать различные приспособления для изготовления замков.

В 1794 г. он изобрел так называемый крестовый суппорт к токарному станку, что способствовало превращению станка в рабочую машину. Сущность изобретения Модсли сводилась к следующему: токари, обтачивая какой-либо предмет, наглухо укрепляли его на станке специальными зажимами. Рабочее орудие - резец находилось при этом в руках рабочего. При вращении вала резец обрабатывал заготовку. Рабочий должен был не только создавать необходимое давление резцом на заготовку, но и передвигать его вдоль нее. Это было возможно только при большом умении и сильном напряжении. Малейшее смещение резца нарушало точность обточки. Модсли решил укрепить резец на станке. Для этого он создал металлический зажим - суппорт, который имел две каретки, передвигающиеся посредством винтов. Одна каретка создавала необходимое давление резца на заготовку, а другая передвигала резец вдоль заготовки. Таким образом, человеческая рука была заменена специальным механическим приспособлением. С введением суппорта станок стал действовать непрерывно с совершенством, недостижимым даже для самой искусной человеческой руки. Суппорт мог применяться для изготовления как мельчайших деталей, так и огромных частей различных машин.

Это механическое приспособление заменило не какое-либо орудие, а человеческую руку, создающую определенную форму, приближая, прилагая острие режущего инструмента или направляя его на материал труда, например на дерево или металл. Таким образом, удалось воспроизводить геометрические формы отдельных частей машин с такой легкостью, точностью и быстротой, которую никогда не смогла бы обеспечить рука опытнейшего рабочего.

Первый станок с суппортом, правда, крайне несовершенным, был изготовлен в мастерской Брама в 1794-1795 годах. В 1797 г. Модсли построил первый работоспособный токарный станок на чугунной станине с самоходным суппортом. Станок служил для нарезки винтов, а также использовался для обработки деталей замков.

В дальнейшем Модеси продолжал совершенствовать токарный станок с суппортом. В 1797 г. он построил токарно-винторезный станок со сменным ходовым винтом. Выделка винтов в те времена была работой исключительно сложной. Винты, нарезаемые ручным способом, имели совершенно произвольную нарезку. Трудно было найти два одинаковых винта, что чрезвычайно усложняло ремонт станков, их сборку и замену сносившихся деталей новыми. Поэтому Модсли в первую очередь совершенствовал именно токарно-винторезные станки. Своей работой по усовершенствованию нарезок винтов он добился частичной стандартизации изготовления винтов, пролагая путь для своего будущего ученика Витворта, основателя винтовых стандартов в Англии.

Простейший токарный станок

Самоходный станок Модсли, предлагавшийся для винторезных работ, вскоре оказался незаменимой машиной в любой токарной работе. Этот станок работал с изумительной точностью, не требуя больших физических усилий со стороны рабочего.

Попытки создать рабочую машину в машиностроении с конца XVIII в. делались и в других странах. В Германии немецкий механик Рейхенбах, независимо от Модсли, также предложил приспособление для держания резца (суппорт) на деревянном токарном станке, предназначенном для обработки точных астрономических инструментов. Однако экономическое развитие феодальной Германии намного отставало от развития капиталистической Англии. Механический суппорт кустарной немецкой промышленности был не нужен, тогда как внедрение токарно-винторезного станка Модсли в Англии было обусловлено потребностями развивающегося капиталистического производства.

Суппорт вскоре был превращен в совершенный механизм и в модернизированной форме перенесен с токарного станка, для которого первоначально предназначался, на другие станки, применяемые для изготовления машин. С изготовлением суппорта начинают совершенствоваться и превращаться в машины все металлообрабатывающие станки. Появляются механические револьверные, шлифовальные, строгальные, фрезерные станки. К 30м годам XIX в. у английского машиностроения уже были основные рабочие машины, позволяющие производить механическим способом важнейшие в металлообработке операции.

Вскоре после изобретения суппорта Модсли ушел от Брама и открыл собственную механическую мастерскую, быстро превратившуюся в большой машиностроительный завод. Завод Модсли сыграл выдающуюся роль в деле развития английской машинной техники. То была школа знаменитых английских механиков. Здесь начинали свою деятельность такие выдающиеся машиностроители, как Витворт, Робертс, Несмит, Клемент, Мун и другие.

На заводе Модсли была применена уже машинная система производства в форме соединения трансмиссиями большого числа рабочих машин, приводимых в движение универсальным тепловым двигателем. Завод Модели, в основном, изготовлял детали для паровых машин Уатта. Однако на заводе конструировались и рабочие станки для механических мастерских. Г. Модсли выпускал образцовые токарные, а затем и строгальные механические станки.

Сам Модели, несмотря на то что был владельцем крупного предприятия, всю жизнь работал наравне со своими рабочими и учениками. Он обладал поразительной способностью находить и воспитывать талантливых машиностроителей. Многие выдающиеся английские механики обязаны Модсли своим техническим образованием. Кроме суппорта, он сделал много изобретений и усовершенствований в самых разнообразных отраслях техники.

Общий вид токарного станка

На жестком основании 1, которое называется станиной, укреплены передняя бабка 5 и задняя бабка 2. Передняя бабка - неподвижная. Ее основной узел - вал-шпиндель 8. Он вращается в бронзовых подшипниках внутри неподвижно закрепленного корпуса 7. На шпинделе устанавливается приспособление для крепления обрабатываемой детали. В данном случае это вилка 9. Для зажима детали используются, в зависимости от ее размера и формы, также планшайба, патрон и другие приспособления. Шпиндель вращается от электрического двигателя 10 через приводной шкив 6.

Задняя бабка станка может передвигаться вдоль станины и закрепляется в нужном положении. На одном уровне со шпинделем передней бабки в задней бабке установлен так называемый центр 11. Это валик с заостренным концом. Задняя бабка используется при обработке длинных деталей - тогда заготовка зажимается между вилкой шпинделя и центром задней бабки.

Современный токарный станок состоит из рабочих органов - суппорта для крепления резца, шпинделя для крепления детали, двигателя и передачи, передающей движение от двигателя к шпинделю. Передача состоит из коробки скоростей и коробки передач. Коробка скоростей представляет собой набор валов с закрепленными на них шестернями. Переключая шестерни, изменяют частоту вращения шпинделя, оставляя частоту вращения двигателя неизменной. Коробка передач передает вращение от коробки скоростей к ходовому валику или ходовому винту. Ходовой валик и ходовой винт предназначены для перемещения суппорта, на котором закреплен резец. Они позволяют согласовать скорость движения резца с частотой вращения детали. Ходовой валик устанавливает режим резания металла, а ходовой винт - шаг резьбы.

Опорой для шпинделя, инструмента или приспособлений служат передняя и задняя бабки.

Все узлы станка крепятся к станине.

22 августа 1771 года родился Генри Модсли - основатель современной станкостроительной промышленности

На старых токарных станках резец приходилось держать в руках. Модсли построил станок, в котором резец закрепленный на суппорте мог двигаться в продольном и поперечном направлениях с помощью двух винтов (Рисунок, 1841 г.)

П ромышленную революцию в Англии XVIII века обычно связывают с усовершенствованием ткацкого станка и изобретением паровой машины.

Эти и другие усовершенствования и изобретения породили настоятельную потребность в увеличении производства новых машин. Того же требовало развитие кораблестроения и производства вооружений, обусловленное расширением британской колониальной империи и торговли со всем миром. Англия стала «владычицей морей».

Флот тогда был парусным. Паруса управлялись системой канатов, пропущенных через блоки. В начале XIX века только для британского военного флота требовалось более 130 тысяч блоков в год. Потребность в таком количестве однотипной продукции могло удовлетворить только массовое производство.

Фотография: gettyimages.ru

Но невиданный доселе спрос на машины нельзя было удовлетворить до тех пор, пока их изготовляли вручную: машины создавались искусными ремесленниками-механиками, которые зачастую хранили в тайне свои производственные секреты. За это их даже часто называли арканистами , то есть людьми, владеющими тайным знанием. Качество машин зависело от искусства рабочих. Так что машины были редкостью и стоили дорого.

Известно, что тот же Джеймс Уатт довольно долго не мог изготовить изобретенную им паровую машину, так как ему не удавалось добиться необходимой точности изготовления цилиндра.

Ручное изготовление деталей машин исключало их взаимозаменяемость, в результате каждая машина становилась уникальной, а ее ремонт был невозможен либо требовал кропотливой подгонки новых деталей. Аналогичные проблемы возникали при изготовлении всех сложных устройств. Например, того же оружия.

Главную роль в решении этих проблем сыграло усовершенствование токарного станка, осуществленное британским инженером-механиком Генри Модсли (1771–1831). Его можно считать отцом-основателем современной станкостроительной промышленности - именно Модсли первым организовал производство машин машинами в промышленных масштабах, создал методику конструирования машин и разработки технологических процессов, внедрил в повседневную практику машиностроения точные измерительные инструменты.

Ручное изготовление деталей машин исключало их взаимозаменяемость, в результате каждая машина становилась уникальной, а ее ремонт был невозможен либо требовал кропотливой подгонки новых деталей

Детство и юность

Генри Модсли родился 22 августа 1771 году в Вулвиче, расположенном в восьми милях от Лондона, он был пятым ребенком в многодетной семье плотника местного арсенала. О детских годах будущего станкостроителя ничего не известно, кроме того, что ему, сыну плотника, путь в школу был заказан. Судя по всему, он овладел грамотой самостоятельно и достаточно поздно. Как и других детей из рабочих семей, Генри в двенадцать лет послали работать. Он поступил в тот же арсенал набивальщиком патронов - в Англии таких рабочих называли powder monkey, «пороховой обезьянкой». Через два года его перевели учеником в плотницкую мастерскую. А еще через год он сам попросился учеником в кузницу, где по собственному почину еще и слесарил. К восемнадцати годам Модсли стал не только лучшим кузнецом арсенала, но и слесарем-механиком, о чем свидетельствуют измерительные инструменты, сделанные им самостоятельно в период работы в Вулвичском арсенале.

В то время в Пимлико, предместье Лондона, большой мастерской владел Джозеф Брама, известный механик и изобретатель, пионер в области гидравлики и слесарной работы. Он был грамотен и умел хорошо чертить.

Первоначально Брама устанавливал в Лондоне ватерклозеты. Он придумал для них совершенно новое устройство, на которое взял патент. С тех пор изобретение Брама претерпело лишь небольшие изменения.

Затем Брама усовершенствовал дверной замок. Он разработал новую схему механизма, которая превосходила все известные до него по качеству и надежности. Исправное действие нового замка зависело от точности изготовления деталей. И Брама стал искать искусного механика, которому он мог бы поручить это дело. Но платить много не хотел. Таким человеком оказался Модсли: молодой парень был рад интересной работе и не требовал большой оплаты.

Оригинальный токарно-винторезный станок Генри Модсли

Фотография: gettyimages.ru

Вскоре он стал лучшим рабочим в мастерской. Брама назначил его мастером и поручил ему механизацию изготовления деталей своего замка. Попутно Модсли овладевал грамотой и учился чертить. Работа с замком велась секретно, в отдельном, всегда запертом помещении, что давало Модсли дополнительные возможности для самостоятельной углубленной работы.

Сохранились некоторые машины и приспособления из секретной мастерской Джозефа Брама, в том числе механизированная пила, станок для навивания пружин и шаблон для разметки при сверлении. Механизированная пила имеет призматические направляющие, применение которых в конструкциях позднейших токарных станков, созданных Модсли, относят к его важнейшим усовершенствованиям. А в конструкции станка для навивания пружин кроме призматических направляющих имеются суппорт, механизированный с помощью пары «винт–гайка», и комплект сменных зубчатых колес. Иными словами, набор всех тех устройств, которые легли в основу будущих токарных станков, были разработаны Модсли еще в период его работы на Брама.

Годы обучения и труда в мастерской Брама во многом подготовили Модсли к его дальнейшей работе. Многие заказы Брама выполнял с участием Модсли, который учился у Джозефа не только искусству машиностроителя, но и деловой хватке: он стал понимать, при производстве каких изделий массового спроса механизация и автоматизация наиболее эффективны.

Брама был многим обязан Модсли, но все равно не хотел повышать ему зарплату. Это подтолкнуло Модсли к тому, чтобы уйти от скупого хозяина.

Тем более что у каждого рабочего мануфактуры была заветная мечта - самому стать владельцем мастерской. К этому шли постепенно, мало-помалу изготовляли для себя лично кузнечные, слесарные и измерительные инструменты. Модсли начал делать это еще в арсенале Вулвича. Работая у Брама, он продолжал накапливать запас. Со временем эти инструменты ему очень пригодились.

Жестоко экономя на самом необходимом, Генри скопил небольшую сумму и в 1797 году снял маленькую мастерскую и заброшенную кузницу при ней. Так Модсли покинул Брама, проработав у него восемь лет.

Завод Генри Модсли в Ламбете

Фотография: gettyimages.ru

Станок нового типа

Долгое время с заказами в мастерской было туго, и у Модсли оставалось свободное время, которое он тратил на усовершенствование токарно-винторезного станка, конструкцию которого начал разрабатывать еще в мастерской Брама.

Одна из основных проблем токарных станков в то время состояла в том, что резец приходилось держать в руках. Для удобства токари придумали длинные держатели резцов, особые упоры для них. Но и с ними работать было очень трудно. Действуя ручным резцом, почти невозможно добиться при обработке правильной круглой формы обтачиваемой заготовки. Отсталая технология обработки материалов задерживала развитие техники. Практически невозможно было, держа резец в руках, нарезать на металлическом стержне точную винтовую резьбу.

В 1798 году Модсли построил станок с крестовым суппортом для установки на нем резца, движение которого в продольном и поперечном направлениях происходило с помощью двух ходовых винтов. Подвинув резец с помощью суппорта вплотную к заготовке, жестко установив его на поперечных салазках, а затем перемещая вдоль обрабатываемой поверхности, можно было с большой точностью срезать лишний металл.

Для того чтобы заставить суппорт перемещаться вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины

Для того чтобы заставить суппорт перемещаться вдоль станка, Модсли соединил с помощью двух зубчатых колес шпиндель передней бабки с ходовым винтом суппорта. Вращающийся винт вкручивался в гайку, которая тянула за собой салазки суппорта и заставляла их скользить вдоль станины. Поскольку ходовой винт вращался с той же скоростью, что и шпиндель, то на заготовке нарезалась резьба с тем же шагом, что и на винте.

Для нарезки винтов с различным шагом при станке имелся запас ходовых винтов.

В 1800 году Модсли внес усовершенствование в свой станок - взамен набора сменных ходовых винтов он применил набор сменных зубчатых колес, которые соединяли шпиндель и ходовой винт (их было 28 с числом зубьев от 15 до 50). Теперь можно было при помощи одного ходового винта получать различные резьбы с разнообразным шагом.

Меняя комбинацию колес, можно было добиваться разного эффекта, например нарезать правую резьбу вместо левой. На своем станке Модсли выполнял нарезку резьб с такой точностью и аккуратностью, что это казалось современникам почти чудом. Он, в частности, нарезал регулировочные винт и гайку для астрономического прибора, который в течение долгого времени считался непревзойденным шедевром точности. Винт имел пять футов длины и два дюйма в диаметре с 50 витками на каждый дюйм.

Резьба была такой мелкой, что ее невозможно было рассмотреть невооруженным глазом. В скором времени усовершенствованный Модсли станок получил повсеместное распространение и послужил образцом для многих других металлорежущих станков. Выдающееся достижение Модсли принесло ему громкую и заслуженную славу.

Фотография: gettyimages.ru

Хотя попытки применения суппорта были известны и до Модсли, как другие его усовершенствования, его заслуга состояла в том, что он впервые объединил их и его вариант оказался конструктивно самым совершенным. Он же первым установил, что каждый винт определенного диаметра должен иметь резьбу с определенным шагом. До тех пор пока винтовая нарезка наносилась вручную, каждый винт имел свои особенности.

Для всякого винта изготовлялась своя гайка, обычно не подходившая ни к какому другому винту. Введение механизированной нарезки обеспечило единообразие всех резьб. Теперь любой винт и любая гайка одного диаметра подходили друг к другу вне зависимости от того, где они были изготовлены.

Более того, Модсли впервые в машиностроительной практике выпустил наборы метчиков и плашек; таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера.

Это было началом унификации и стандартизации деталей, имевшей чрезвычайно большое значение для машиностроения.

Наконец, Модсли впервые изобрел микрометр с точностью измерения до одной десятитысячной доли дюйма, или около 3 мкм. Он назвал его «лордом-канцлером», поскольку им пользовались, чтобы решать любые вопросы, возникавшие в его мастерских относительно точности измерения деталей.

Джеймс Несмит, один из учеников Модсли, в последующем сам ставший выдающимся изобретателем, в своих воспоминаниях писал о Модсли как о зачинателе стандартизации. «Он перешел к распространению важнейшего дела единообразия винтов. Можно назвать это усовершенствованием, но вернее будет назвать это переворотом, произведенным Модсли в машиностроении… Только тот, кто жил в относительно ранние дни производства машин… правильно оценит великую заслугу, оказанную Модсли машиностроению».

От создания станка к созданию промышленности

Внедрение станка, созданного Модсли, в промышленность стало одним из важнейших событий эпохи промышленной революции. Основные узлы станка 1800 года сохраняются в конструкциях токарных станков и в наши дни.

Модсли не имел влиятельных знакомых среди богатых людей, которые помогли бы ему в получении крупного заказа. Он был всего лишь одиноким ремесленником. Нужен был счастливый случай. И в первые годы XIX века такой случай представился. Он был связан с развитием английского флота.

Модсли впервые в машиностроительной практике выпустил наборы метчиков и плашек; таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера. Это было началом унификации и стандартизации деталей, имевшей чрезвычайно большое значение для машиностроения

До третьей четверти XVIII века корабельные блоки, которые мы уже упомянули выше, изготовлялись вручную столярами. Работа эта требовала много времени и стоила дорого. Всех операций при изготовлении блоков насчитывалось более сорока пяти. Механизирована была лишь незначительная их часть.

Идея полной механизации процесса изготовления корабельных блоков возникла в конце XVIII века у французского военного инженера Марка Изамбара Брюнеля, ученика знаменитого математика и инженера Гаспара Монжа. Реализовать эту идею было суждено Генри Модсли.

В 1798 году Брюнель переехал в Англию. Здесь он разработал проект поточной линии для изготовления корабельных блоков и в 1801 году получил на свое изобретение британский патент.

Генерал-инспектор строительных и ремонтных работ английского военного флота Сэмюель Бентам поддержал изобретателя и начал ходатайствовать за него.

Получив одобрение Адмиралтейства, Брюнель приступил к доработке своих чертежей и подготовке к созданию действующей модели линии по производству блоков. Изготовить модель должен был механик, которого еще предстояло найти.

Поиски механика привели Брюнеля к Модсли. Во время знакомства Брюнель описал предполагаемый заказ в самых общих чертах. Но Модсли очень быстро понял суть дела и показал Брюнелю, как его исполнить. Большое впечатление произвел на Брюнеля и станок Модсли с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Этот станок должен был стать основным при изготовлении деталей машин поточной линии. Он был тогда единственной машиной для производства других машин.

Новая работа хорошо оплачивалась. Благодаря заказу Модсли смог разработать и реализовать свои передовые идеи в области технологии машиностроения. Строя специальные машины для производства блоков, Модсли разработал также общие принципы механизации металлорежущего оборудования.

Обдирочный станок и циркулярная пила, изготовленные Генри Модсли для производства корабельных блоков (Гравюра, 1820 г.)

Фотография: gettyimages.ru

15 апреля 1802 году действующая модель линии по производству блоков была установлена в портсмутских доках. Испытания ее прошли успешно, и Модсли получил заказ на изготовление линии машин в натуре.

Эта линия состояла из сорока трех специализированных деревообрабатывающих и металлорежущих станков. В движение их приводили две паровые машины, по тридцать лошадиных сил каждая. Получилась целая система машин, с помощью которой рабочие выполняли все операции, нужные для изготовления блока: от распиливания деревьев особо твердых пород - бакаута и вяза - до обточки бронзовых подшипников и нарезания резьбы на соединительных болтах. Блочные машины Модсли войдут в историю как самые первые станки, изготовленные с помощью других станков, стоявших в мастерских изобретателя. Машины, которые сделаны машинами. Так началась история крупной машинной промышленности.

Выполнение этого заказа сделало Модсли состоятельным человеком (он получил огромную сумму - около 12 тысяч фунтов стерлингов). А Брюнель и Бентам, ставшие близкими друзьями Модсли, ввели его в круг своих друзей и знакомых - видных деятелей техники, науки и культуры.

Одним из тех, кто близко сошелся с Модсли, был Майкл Фарадей, в эти годы работавший над созданием качественных сталей. Качественные стали, особенно инструментальные, интересовали и Генри Модсли.

Со временем Модсли и сам стал не только виднейшим деятелем техники, но и знатоком и ценителем музыки, живописи, скульптуры, архитектуры, собрал большую библиотеку, которая была любимым местом его отдыха.

В портсмутском доке Модсли познакомился с Джошуа Филдом, который работал чертежником. В 1805 году он начал работать совместно с Модсли, став через некоторое время его компаньоном. Сотрудничество Модсли и Филда оказалось очень удачным. Оно продолжалось в течение всей их жизни.

Филд взял на себя чертежное хозяйство, ведение учета и отчетности, переговоры и переписку с заказчиками и поставщиками, прием и увольнение рабочих. Модсли сохранил за собой разработку конструкций машин и руководство технологическим процессом их постройки.

На собственном заводе прославленный машиностроитель выполнял многочисленные заказы на металлорежущие станки, прессы для изготовления монет, текстильное, мукомольное и другое оборудование для промышленности, насосы, судовые паровые котлы и машины по заказам многих стран мира

Создание системы машин для изготовления корабельных блоков стало сенсацией в среде промышленников. Репутация Модсли как машиностроителя упрочилась настолько, что заказов стало больше, чем могли выполнить сравнительно небольшие мастерские, в которых работало до 80 рабочих. Встал вопрос о строительстве большого машиностроительного завода.

В 1810 году в Ламбете, одном из районов Лондона, был основан завод, вскоре ставший знаменитым. Начался третий этап деятельности Модсли. На собственном заводе прославленный машиностроитель выполнял многочисленные и обширные заказы на металлорежущие станки, прессы для изготовления монет, текстильное, мукомольное и другое оборудование для промышленности, насосы, судовые паровые котлы и машины по заказам многих стран мира.

Сохранилось описание завода Модсли. Там было около дюжины токарных станков с чугунными станинами. Большинство из них были снабжены механизированными суппортами. Над станками имелись тали для установки и съема тяжелых деталей. Почти все станки приводились в движение с помощью трансмиссий от паровой машины. Кроме обычных токарных станков имелись лоботокарный, несколько продольно-строгальных, большой поперечно-строгальный и специальный станок, предназначенный для обточки шеек коленчатых валов. В последнем станке инструмент вращался вокруг неподвижно устанавливаемой заготовки.

Деятельность Модсли получила широкую известность во многих странах мира, для которых его завод выполнял заказы. Крупным заказчиком была Пруссия. В 1829 году Модсли был избран почетным членом Прусского общества поощрения промышленности в Берлине.

В начале 1831 года Модсли отправился во Францию. На обратном пути он сильно простудился и, вернувшись домой, слег в постель. Болезнь продолжалась около месяца, и 14 февраля 1831 года Модсли скончался. Его похоронили в Вулвиче на приходском кладбище церкви Св. Марии, где по его собственному проекту был воздвигнут чугунный мемориал семьи Модсли, отлитый на заводе в Ламбете.