亨利莫茲利有哪些發明

2021-03-08 08:22:34 字數 5142 閱讀 2237

1樓:廣西師範大學出版社

19世紀40年代,英國完成了以機器生產代替手工勞動的工業革命。工業革命的完成,離不開機器製造業。這是因為,機器生產的發展,不僅使得機器體系內部結構日益複雜,而且要求機器的數量越來越多;因此,手工製造不能滿足機器生產發展的需求,必須發明生產機器的新技術,用機器生產機器。

在用機器生產機器的機器製造業興起之初,有一位發明家作出了重大的貢獻,他就是被稱為「車床之父」的亨利·莫茲利。

2023年8月22日,莫茲利生於英國的沃爾裡奇。從他少年時的情況來看,顯然是出生在一個貧窮的家庭裡。因為家裡窮,莫茲利沒有進過學校接受正規教育。

12歲時,他就進入當地一家兵工廠當童工。這家工廠雖然主要製造槍炮彈藥,但是也使莫茲利接觸到了一些機械,學到了一些技術。在兵工廠勞動的兩年時間裡,莫茲利對機械產生了濃厚的興趣。

14歲時,莫茲利離開沃爾裡奇兵工廠,到一位木匠那裡去當學徒。雖然這位木匠手藝不錯,但是莫茲利對做木工活的興趣不大。第二年,他在得到父母的同意後,又轉到離家不遠的一個鐵匠鋪裡去,當了一名學徒工。

鐵匠鋪裡生產各種日常用品和工具,需要使用一些機械。這正是莫茲利喜愛的工作。於是,他利用這個難得的學習機會和有利條件,在生產實踐中勤奮學習,很快就掌握了作為機械工所必須具備的基本技術,成為一名優秀的機械工。

據說,他特別善於使用各種銼刀,沒有人能夠超過他。可是,按照當時英國的習慣,學徒工必須學滿7年後,才能成為工匠。莫茲利對此極為不滿。

他感到,在鐵匠鋪里長期呆下去,已經學不到更多的高超技術了。因此,懷著對科學知識和先進技術的渴望,莫茲利常常在考慮如何改變自己的現狀。不久,機會來了。

這時,隨著機器工業的發展,英國出現了很多機械技師。其中,倫敦有一位機械技師約瑟夫·布拉馬,特別著名。布拉馬技術高超,在當時英國機械製造業內具有極高的威望。

他發明和製造的安全鎖,以其優良的效能而馳名各地。由於這種鎖精密度非常高,加工時間很長,因此生產數量很少,往往供不應求。布拉馬工廠為了增加鎖的產量,急需僱用具有熟練技術的機械工。

2023年,莫茲利來到倫敦,進入布拉馬工廠。他在這個工廠裡工作了8年。在工廠裡,他不僅認真學習技術,而且積極工作,深得布拉馬的喜愛和器重。

由於他的各種技術都達到了較高的水平,在工人們中間威信也很高,因此,他不久就被任命為總工長,在生產中負起了一定的領導責任。

莫茲利在領導生產的過程中,對改進和提高機械技術十分重視。布拉馬工廠的主要產品是安全鎖。可是,原來那種手工制鎖方式,產量不高。

為了提高產量,莫茲利考慮到,必須把手工製造、改變為機器生產。而要進行機器生產,就需要改進過去使用的機床。為此,他進行了認真的思考和設計,夜以繼日地埋頭於新式機床的研究和製造工作之中。

所謂「機床」,一般是泛指工作母機。就其狹義而言,實際上指的是金屬切削機床。在金屬切削機床中,最常用的一種是車床,也叫旋床。

它主要用來進行工件的內圓、外圓、螺紋等成型面的加工。車床是機器製造中加工零件所不可缺少的一種工作母機。莫茲利取得的第一項重大成就,就是對原有的車床進行改造,從而發明了新式車床。

經過多次研究和試驗,莫茲利在2023年製造出一種新式車床。這部車床的發明,完全是為了適應制鎖的需要。因為要把鎖芯精確地旋成圓柱形,沒有精密度很高的車床是根本做不到的。

這種新式車床的所有部件都是用鐵做的,非常結實。不僅如此,莫茲利還把原來的腳踏板和彈簧擺改換為一個輪子,輪子通過傳動軸與蒸汽機聯絡起來,從而得到帶動機器運轉的動力。

這部新式車床最重要的裝置,是安上了進給箱。進給箱也叫做進給臺,是車床上的重要部件,也是莫茲利的重要發明。今天,車床上帶有進給箱,這是非常自然的事情。

可是,在莫茲利發明進給箱以前,原來的車床上是沒有進給箱這種裝置的。由於沒有進給箱,工人在車床上加工製作機械零件的時候,他使用的刀具是拿在手上的。當時,一名車工為了操縱刀具,需要付出艱苦的體力勞動,而且加工出的零件精密度也不高。

有了進給箱後,刀具不再拿在工人手中,而是固定在刀架上。刀具隨著刀架送向工件,它還可以跟著旋轉軸平行移動,車工只需操作手柄。這樣一來,工人的勞動量減低了,工件的精密度卻提高了。

由此可見,進給箱真是一個了不起的發明創造。

帶有進給箱的新式車床發明出來後,每個車工都能加工製造具有平滑表面的工件,從而給機器製造業提供了迫切需要的精密零件。但是,莫茲利並沒有就此止步。他還在繼續進行研究,對這臺車床不夠完善的地方加以改造。

2023年,他又製成了一臺新車床。這臺車床的重要改進是,使刀架向工件的進給實行了機械化。在車床的床身中,裝有一根旋轉的絲槓(刻有螺紋的長棒),與驅動輪相連線。

這樣,絲槓就可以使刀架均勻地沿著工作的軸向移動。經過這一改進,車床的效率更高了。

正因為有了新式車床,莫茲利能夠按照布拉馬簽訂的合同,製造出大量的安全鎖,**市場需要。這時,莫茲利已在布拉馬工廠工作8年了。他發明的新式車床,為布拉馬帶來了鉅額利潤。

為了養家煳口,莫茲利向布拉馬提出了增加工資的要求。按說,莫茲利為布拉馬工廠作出了重大貢獻,他提出這樣的要求是完全合情合理的。可是,這個要求竟然遭到了布拉馬的拒絕。

莫茲利一氣之下,向布拉馬提出辭職,離開了這家工廠。

2023年,26歲的莫茲利脫離布拉馬工廠後,自己單獨地創辦了一個工廠,不僅製造機械,而且從事發明創造。這個工廠雖然規模不大,但是,憑著莫茲利發明的新式車床和他當時在機械製造方面的聲譽,仍然得到了很快的發展。當工廠接受第一批訂貨時,他非常認真地進行設計和製造,務必使產品符合要求。

莫茲利工廠生產的優質機械,贏得了使用者的讚許。於是,前來訂貨的使用者絡繹不絕。

在眾多的使用者中,最大的一個使用者是英國海軍部。由於莫茲利工廠生產的機械效能優良,信譽很高,海軍部的**慕名而來,向它訂購一批滑輪。對於這批訂貨,莫茲利不僅深感責任重大,而且認為其意義也非同小可,因此必須全力以赴,爭取順利完成。

為了製作這批滑輪,首先必須製造出專門的機器。2023年,他經過反覆研究,畫出了機器設計圖紙,立即投入生產。第二年,便完成了製造滑輪的全部機械裝置。

據說,為了生產這批滑輪,莫茲利設計製造的機床就有44臺之多。莫茲利工廠生產的滑輪,按期向海軍部交貨了。這些滑輪作為港口設施,在英格蘭南部海軍基地朴茨茅斯長期使用,證明質量優良。

莫茲利的名聲越來越高了。在當時英國眾多的機械技師中,他被公認為成就卓著的權威人士,對英國機械工業的發展起著指導作用。由於莫茲利設計的刀具和刀架能夠自動移動,因此便不僅僅是在車床上使用,其他各種機床都可以使用。

這樣,便推動了一些新的機床的發明和改良。在莫茲利和他發明的新式車床的影響下,衝床、刨床、鑽床、銑床等機床也由其他一些發明家先後研製出來了。

2023年,莫茲利把工廠遷移到了蘭帕森。由於工業革命發展迅速,對機器的需求量越來越大。為了適應這種形勢,莫茲利決定擴大工廠的規模,以便製造更多的機械產品。

可是,他本人的財力有限。正好這時有一個名叫菲爾德的人願意投資相助。於是,莫茲利便同菲爾德合作,成立了「莫茲利—菲爾德商會」。

所謂「商會」,實際上相當於後來的公司。這個商會的成立,使莫茲利的高超技術與菲爾德的雄厚資本得到了完美的結合。於是,它很快就發展成為一家規模較大的機械製造廠,生產各種機床。

莫茲利為了保證和提高產品質量,不斷進行技術改造。例如,他設計製造了鍋爐鋼板的打刻機,改變了過去的手工打刻加工方式,使之實現了操作的機械化。他還經過刻苦鑽研,先後製造出各種裝置和儀器。

用這些儀器進行測量,可以使機械零件的精密度符合要求。莫茲利通過多年的生產實踐,深深認識到,在機械加工中,精確的平面非常重要。因此,他製造出來的標準平面,平滑程度如此之高,以致把兩個平面疊在一起時,就緊緊貼牢,只有靠滑動才能夠把它們分開。

據一本辭書上介紹,莫茲利製造的一種測量儀器,精確度可以達到0.0001英寸(1英寸=2.54釐米)。

除了重視產品質量之外,莫茲利也很注意產品的外形。他設計製作的機床,儘量簡化結構,並且儘量不用有銳角的部件,以保證產品的安全性。同時,產品的造型也很美觀精緻。

凡是莫茲利工廠製造的機床,都要打上莫茲利的刻印,以示負責。

自從發明新式車床後,莫茲利一直沒有停止研究和改進。他是一位永不滿足現狀的發明家,在技術上真可以說得上是精益求精。

2023年左右,莫茲利製造出一種小型車床,可以切削螺紋。這是為了改進原來的車床而製造的。因為在原來的車床上,進給箱隨著絲槓(刻有螺紋的長棒)的圓周運動而左右移動。

因此,絲槓越精確,切削的精密度就越高。而為了製造出精確的絲槓,就需要有製造精確絲槓的車床。為此,莫茲利花了不少時間和精力,反覆進行研究和試驗。

他造出切削螺紋的小型車床後,先切削好幾根絲槓,再用銼刀仔細地進行加工。然後從這些絲槓中,挑選出一根最精確的來,作為製造新的車床之用。

在莫茲利發明切削螺紋的車床之前,切削螺紋都是依靠手工,使用簡單的夾具,其精確度也只能靠目測。由於切削螺紋非常困難,精密度也不高,因此不僅一般不用螺絲,而且還影響到車床對絲槓的使用。自從螺紋加工車床發明之後,這種狀況很快就改變了。

螺紋加工車床可以多級改變絲槓的轉速,因此,它就可以加工出不同螺距的螺紋。同過去相比,這又是車床上的一個重大的技術進步。

莫茲利研製出切削螺紋的車床後,仍然沒有滿足。這時,他聽說他的一位朋友巴頓為了製造微型儀表,也在研製螺栓。於是,決定去同巴頓比較一下,看看誰的螺栓更精確。

然而,比較的結果,莫茲利發現自己製造的螺栓雖然尺寸準確,但是還有不少缺點,例如角度不規則,有微小的彎曲等。莫茲利虛心地承認這個事實,但是他不甘落後,決定迎頭趕上。經過若干改進,他終於製成了更為精密的絲槓。

將這根絲槓用於車床上,就能夠不斷地製造出精密度很高的絲槓來了。

2023年左右,莫茲利又造出了具有多種功能的車床。然而,他仍然沒有停止對車床的研究和改進。例如,他最初製造的進給箱,每改變一次刀具的移動速度,就要更換一次不同型號的絲槓,因此操作起來很不方便。

為了改變這種狀況,他經過反覆研究試驗,終於發明了一種叫做「齒輪變速器」的裝置。只要在車床上安上齒輪變速器,通過改變幾個齒輪間的齧合,就可以自動地改變刀具的傳送速度,而不需要再去一根根地更換絲槓了。莫茲利通過齒輪改變傳送速度的技術,不僅使車床得到了改進,而且也應用於所有的機床和其他機械之中。

莫茲利對於車床,可以說是活到老,研製到老。一直到他去世之前,他都在進行車床的改進。為了研製和不斷更新車床,他不惜投入大量的資金。

據說,莫茲利工廠製造蒸汽機汽缸等機器零部件所獲得的錢,幾乎都被他在車床研製過程中花光了。

莫茲利的發明創造,特別是他把滑動原理引進了機器,應用於刀架,這就不僅促使了新式車床的誕生,而且也推動了其他機床的改造。對於他的這種貢獻,後來倫敦出版的《各國的工業》一書中給予了高度的評價。該書的作者認為:

莫茲利發明的刀架,「可以毫不誇大地說,它對機器的改良和更廣泛應用所產生的影響,不下於瓦特對蒸汽機的改良所產生的影響」。19世紀上半期,許多國家的機械製造裝置,不是來自英國,就是按照英國的式樣製造的。

除了發明和改進車床外,莫茲利還有許多其他發明。例如:花布印染法、供船舶鍋爐用的海水脫鹽法以及船用發動機等。所有這些,都在工業生產中發揮了重要的作用。

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