Як робляться все більш точні машини?

Створення надзвичайно точних машин здається проблемою з куркою та яйцями. Як зробити його, якщо у вас його ще немає?

Наприклад, як була зроблена перша індексаційна голівка без індексування головки для виготовлення індексаційної таблички? Як був зроблений перший токарний верстат без токарного верстата, щоб зробити веретено? Це ітераційний процес, коли ви починаєте з чогось ручного виготовлення, і кожна машина може зробити одне трохи краще, ніж остання? Я вважаю, що геометричні конструкції є джерелом точності деяких примітивних машин. Але як звідти дістати щось на зразок точного гвинта, необхідного для точного токарного верстата чи мікрометра?

Перш ніж були виготовлені надзвичайно точні машини, спочатку вони мали надзвичайно точні вимірювальні прилади.

Я буду використовувати приклад "перший верстат". Ліжко токарного верстата має бути дуже рівним, оскільки решту машини можна відкалібрувати за допомогою нього. Одним із способів це можна зробити так, щоб поставити не пряме ліжко проти набагато більш плоскої поверхневої пластини та вискоблювати високі плями на токарному стані до тих пір, поки вони не зустрінуться ідеально.

Пластина з плоскою поверхнею, мабуть, походила звідкись, і з того, що я пам'ятаю, вони роблять це, беручи принаймні 3 дещо плоских пластини та обплітаючи їх між собою. Врешті-решт всі плити вийдуть дуже плоскими.

З достатньо плоскою поверхнею ви можете зробити надзвичайно прямі вимірювальні прилади, з'єднати їх з простим калібрувачем поверхні, і ви можете почати виготовляти предмети з надзвичайно паралельними поверхнями. Перекинувши круглу планку на тарілку, можна перевірити, наскільки вона пряма, і поверхневий датчик може виявити звуження.

Тепер за допомогою прямої круглої смуги ви можете використовувати її для вирівнювання осі обертання до ложа токарного верстата, створюючи таким чином перший рудиментарний токарний верстат.

Точні підшипники токарних верстатів, ймовірно, були зроблені підшипниками бабіта, де ви тримаєте вал / деталь, що обертається, на місці і підкидають підшипник із розплавленого свинцю навколо штанги, після чого ви насильно закручуєте планку, створюючи практично нульовий зазор підшипника. Досить точний, якщо виконано правильно, і він може мати справу з невеликою нерівністю отвору, просвердленого в головці токарного верстата та осі обертання.

Це був власне мислительний процес, про який голосно говорив Фейнман у своїй знаменитій статті. У 1959 році внизу є багато місця .

Ось відповідна частина:

Сто крихітних рук

Коли я роблю свій перший набір рабовласницьких «рук» в одній четвертій шкалі, я збираюся зробити десять наборів. Я роблю десять наборів «рук», і провожу їх до своїх оригінальних важелів, щоб вони робили рівно те саме, що паралельно. Тепер, коли я роблю свої нові пристрої на одну чверть знову маленькими, я дозволяю кожному виготовляти по десять примірників, щоб у мене було сто «рук» за розміром 1/16.

Де я буду класти мільйони токарних верстатів, які я збираюся мати? Чому, в цьому немає нічого; обсяг набагато менший, ніж навіть у одного повномасштабного токарного верстата. Наприклад, якщо я зробив мільярд маленьких токарних верстатів, на кожну 1/4000 шкали звичайного токарного верстата, є багато матеріалів і місця, тому що в мільярді маленьких менше 2 відсотків матеріалів в одному великому токарному верстаті .

Ви нічого не коштуєте для матеріалів. Тому я хочу побудувати мільярд крихітних фабрик, моделей один одного, які виготовляють одночасно, свердлити отвори, штампувати деталі тощо.

Весь документ варто повністю перетравити, оскільки він пише про декілька потенційних виробничих процесів, тобто:

• Мініатюризація випарюванням
• Перестановка атомів

Щоб отримати детальну інформацію про побудову точних верстатів з нуля, прочитайте чудову та детальну "Основи механічної точності" Уейна Р. Мура. Це стара книга, і є багато примірників, якщо ви використовуєте свою улюблену веб-пошукову систему.

Основними принципами підвищення точності є притирання та порівняння поверхонь.

З пам'яті ключовими кроками Мура є:

• Плоскі притискання 3 поверхневих пластин одна до одної для формування основної пластини поверхні
• Копіювання прямих країв з основної пластини
• Безцентрове подрібнення для виготовлення перших циліндрів
• Циліндричне пришивання для очищення циліндрів
• Обклеювання точних гвинтових ниток з грубих початкових гвинтів

Оскільки багато сучасних інструментів сьогодні виробляються з використанням (більш ранньої копії) "тих же" інструментів, "Як був зроблений перший?" можна розглядати як певну проблему з куркою та яйцями .

Один із способів завантаження точних машин із відносно грубих та сирих інструментів описаний у книзі "Побудуй свій власний металообробний магазин із брухту" Девіда Дж. Гінгері , що складається із серії " Створити свій власний металообробний магазин" .

Супутнє : Gingery машини та токарний верстат Morgan Demers та побудуйте свій власний (металообробний) токарний верстат . Більш віддалене відношення: Самозбірка .