인간이 기계를 발명하기 전에, 첫 번째 공작기계는 어떻게 제조되었습니까?

작업장 수공업은 비교적 낙후되어 있지만, 많은 기술자를 양성하고 만들었다. 그들은 기계를 만드는 전문가는 아니지만 칼, 톱, 바늘, 드릴, 콘, 밀, 샤프트, 슬리브, 기어, 침대 선반 등 다양한 손 도구를 만들 수 있습니다. 사실, 기계는 이 부품들로 조립되어 있습니다.

보링 머신의 말하기, 레오나르도 다빈치에 대해 먼저 얘기해 야 합니다. 이 전설의 인물은 아마도 금속 가공에 사용된 최초의 보링 머신의 디자이너일 것이다. 그가 설계한 보링 머신은 유압 동력이나 페달을 동력으로 하고, 보링 칼은 가공소재에 가까이 회전하고, 가공소재는 기중기로 구동되는 이동 플랫폼에 고정됩니다. 1540, 또 다른 화가가' 불꽃' 그림을 그렸고, 같은 보링 머신의 그림도 그렸다. 당시 보링 머신은 특별히 중공 주물을 가공하는 데 사용되었다.

17 세기, 군사적 요구로 대포 제조업이 급속히 발전하여 어떻게 포관을 만드는지 사람들이 시급히 해결해야 할 중대한 문제가 되었다.

세계 최초의 진짜 보어는 윌킨슨이 1775 년에 발명한 것이다. 사실 윌킨슨의 보어는 대포를 정확하게 가공할 수 있는 드릴이다. 양쪽 끝이 베어링에 장착되는 속이 빈 원통형 보링 막대입니다.

윌킨슨 1728 은 미국에서 태어났습니다. 스무 살 때 그는 스타퍼드 카운티로 이사를 가서 빌스턴에 최초의 제철 용광로를 지었다. 그래서 윌킨슨은' 스타퍼드군의 대장장이사' 라고 불린다. 1775 년, 47 세의 윌킨슨은 아버지의 공장에서 끊임없이 노력하여 희귀한 정밀도로 포관을 뚫을 수 있는 이 새로운 기계를 만들었다. 흥미롭게도 윌킨슨은 1808 년에 사망한 후 자신이 설계한 주철 관에 안장되었다.

하지만 윌킨슨의 발명은 특허 보호를 신청하지 않았고, 사람들은 모조로 설치했다. 1802 에서 와트도 그의 책에서 윌킨슨의 발명에 대해 이야기하고 그의 소호철 공장에서 그것을 복제했다. 와트가 증기기관의 실린더와 피스톤을 만들 때도 윌킨슨이라는 신기한 기계를 적용했다. 피스톤의 경우 외곽을 잘라서 치수를 측정할 수 있었지만 실린더에는 그렇게 간단하지 않아 보링 머신이 필요했습니다. 당시 와트수차는 금속 실린더를 회전시켜 중심에 고정된 공구를 앞으로 이동시켜 실린더 내부를 절단했다. 그 결과 직경 75 인치 원통의 오차는 동전 한 개의 두께보다 작으며, 이는 정확한 장소에서 매우 선진적이다.

그 후 수십 년 동안 윌킨슨의 보어에 대해 여러 차례 개선되었다. 1885 년 영국 허튼은 데스크탑 리프트 보링을 만들어 현대 보링의 초기 형태가 되었다.

선반의 탄생

고대 이집트에서 사람들은 나무가 중심축을 중심으로 회전할 때 도구로 나무를 돌리는 기술을 발명해 왔다. 처음에는 두 그루터기를 버팀목으로 삼아 뒤집을 나무를 세우고 나뭇가지의 탄력을 이용하여 밧줄을 나무에 말아 밧줄을 잡아당겨 나무를 뒤집고 도구로 뒤집었다.

이 오래된 방법은 점차' 활차' 로 변해가고, 도르래를 두세 바퀴 돌고, 밧줄은 아치형으로 구부러진 탄성봉에 지탱하고, 활을 앞뒤로 밀고 가공된 물체를 회전시킨다.

중세 시대에는 페달을 이용해 크랭크축을 움직이게 하고, 플라이휠을 움직인 다음 스핀들에 전달하여 회전시키는' 자전거 침대' 를 설계했다. 16 세기 중엽에는 프랑스의 베손이라는 디자이너가 나사봉으로 나사를 조일 수 있는 선반을 설계했다. 아쉽게도 이 선반은 보급되지 않았다.

18 세기에 페달과 커넥팅로드 회전이 있는 크랭크축을 설계했다. 선반의 회전 운동 에너지를 플라이휠에 저장하여 직접 회전가공소재에서 회전주축까지 발전시킬 수 있다. 주축은 가공소재를 클램핑하는 카드이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 회전명언)

선반 발명 이야기에서 가장 눈에 띄는 것은 Maudslay 라는 영국인이다. 왜냐하면 그는 1797 년에 정교한 스크류와 교환 가능한 기어를 가진 획기적인 선반 선반을 발명했기 때문이다.

모슬리는 177 1 에서 태어났습니다. 18 세, 발명가 브라머의 유능한 조수입니다. 브라머는 예전에 농사일을 했다고 한다. 16 살 때 사고로 오른쪽 발목 장애가 발생해 거동이 불편한 목공으로 전업해야 했다. 그의 첫 번째 발명품은 1778 의 변기였다. Maudslay 는 Brammer 가 유압기와 기타 기계를 설계하는 것을 돕기 시작했고, 26 세가 되어서야 Brammer 를 떠났다. Brammer 는 Moritz 가 매주 30 실링 이상으로 임금을 올려달라는 요구를 거칠게 거절했기 때문이다.

Maudslay 가 Brammer 를 떠난 해에 그는 두 개의 평행 레일을 따라 이동할 수 있는 전금속 선반인 첫 번째 나사 선반을 만들었습니다. 레일의 가이드 면은 삼각형으로, 주 축이 회전할 때 구동 나사가 가로로 터렛을 이동합니다. 이것은 현대 선반의 주요 메커니즘으로, 임의의 피치의 정밀 금속 나사를 선반가공하는 데 사용할 수 있다.

3 년 후, Maudslay 는 자신의 작업장에서 더 완벽한 선반을 만들었는데, 위의 톱니바퀴는 서로 교체할 수 있다. 얼마 지나지 않아 더 큰 선반이 등장해 증기기관 및 기타 기계의 발명에 큰 기여를 했다.

19 세기에 고속 공구강의 발명과 모터 응용으로 선반이 끊임없이 개선되어 결국 고속 고정진의 현대 수준에 이르렀다.

대패 및 밀링 머신

발명 과정에서, 많은 것들이 종종 상호 보완적이고 고리로 연결되어 있다. 증기기관을 만들기 위해서는 보링 머신이 필요하다. 증기기관이 발명된 후 기술적 요구에서 용문대패라고도 한다. 증기 기관의 발명으로 보링 머신, 선반, 대패에 이르는' 작업자' 의 설계가 발전했다고 할 수 있다. 사실 대패는 금속을 깎는 일종의' 대패' 이다.

19 세기 초부터 많은 기술자들이 리처드 로버트, 리처드 프랫, 제임스 폭스, 조셉 클레멘트를 포함한 증기 기관 밸브 시트의 평면가공을 연구하기 시작했다. 그들은 18 14 에서 25 년 동안 독립적으로 대패질을 만들었다. 이런 대패는 가공된 물체에 의해 왕복 플랫폼에 고정되고, 대패는 가공된 물체의 면을 절삭한다. 그러나 이런 대패는 엔트리 장치가 없어 공구를 기계로 변환하는 과정에 있다. 1839 년, 보드모어라는 영국인이 마침내 수입장치가 있는 수도꼭지 대패질을 설계했다.

또 다른 영국인 나스마이스 (nasmyth) 는 183 1 40 년 동안 작은 비행기를 가공하는 대패질을 발명했다. 가공된 물체를 침대 위에 고정시켜 커터가 앞뒤로 움직일 수 있다.

이후 공구 개선과 모터 출현으로 대패는 고속 절삭과 고정밀 방향 개발을 지향하며 대형화 방향으로도 발전했다.

19 세기에 영국인들은 증기기관 등 산업혁명의 필요성을 위해 보어와 대패질을 발명했고, 미국인들은 무기를 대량 생산하기 위해 밀링 머신의 발명에 주력했다. 밀링 머신은 헬리컬 슬롯, 톱니 모양 등과 같은 특수한 형태의 가공소재를 절삭할 수 있는 다양한 형태의 밀링 커터가 있는 기계입니다.

일찍이 1664 에서 누군가가 회전 원형 커터로 절단한 기계를 만들었는데, 이는 최초의 밀링으로 간주 될 수 있습니다. 물론, 실제로 밀링이 기계 제조에서 지위를 확립한 것은 미국인 휘트니이다.

18 18 년, 휘트니는 세계 최초의 일반 밀링 머신을 만들었지만, 밀링 머신의 특허는 1839 년 영국의 보드모어에 의해' 내려졌다'.

1862 년, 미국 브라운은 세계 최초의 만능 밀링 머신을 제조했으며, 만능 인덱싱 디스크와 종합 밀링 공구를 제공하는 데 있어서 획기적인 혁신이었다. 범용 밀링 머신의 작업대는 수직 밀링 1 등 액세서리와 함께 수평 방향으로 특정 각도를 회전할 수 있습니다. 동시에 브라운은 연마 후 변형되지 않는 성형 밀링 커터를 설계한 다음 밀링 커터를 연마하는 연삭반을 만들어 밀링 머신이 현재 수준에 도달하도록 했다.

연삭기 및 드릴

연마는 인간이 예로부터 알고 있었던 오래된 기술이다. 이 기술은 구석기 시대에 석기를 연마하는 데 사용되었다. 나중에 금속기구의 사용과 함께 연삭 기술의 발전을 촉진시켰다. 하지만 명실상부한 연삭반을 설계하는 것은 현대의 일이다. 19 세기 초반에도 사람들은 천연 맷돌을 회전시켜 가공 대상과 접촉시켜 천연 맷돌을 연마했다.

1864 년 미국은 세계 최초의 연삭반을 만들었는데, 이는 선반의 트레일러에 사륜을 설치하여 자동 변속을 하는 장치이다. 12 년 후, 미국의 브라운은 현대 연삭반에 가까운 만능 연삭기를 발명했다.

인조 맷돌에 대한 수요도 증가했다. 천연 맷돌보다 내마모성이 강한 맷돌을 어떻게 개발할 수 있습니까? 1892 년 미국인 아이치슨은 코크스와 모래로 만든 탄화 실리콘을 시험제작했는데, 이는 현재 C 연마제라고 불리는 인조 맷돌이다. 2 년 후, 산화 알루미늄을 주성분으로 한 연마제 A 시험 제작에 성공하여 연삭반이 더욱 광범위하게 응용되었다.

나중에 베어링과 레일의 추가 개선으로 인해 연삭기의 정확도가 높아지고 전문화 방향으로 발전하여 내부 연삭기, 평면 연삭기, 롤러 연삭기, 기어 연삭기, 만능 연삭기 등이 나타났다.

연마 기술과 마찬가지로 드릴링 기술도 오랜 역사를 가지고 있다. 고고학자들은 기원전 4000 년에 인간이 구멍을 뚫는 장치를 발명했다는 것을 발견했다. 고대인들은 두 기둥에 대들보 하나를 얹은 다음 대들보에서 회전할 수 있는 송곳을 매달고 활현으로 송곳을 감아 회전시켜 나무와 석두 위에 구멍을 뚫을 수 있었다. 얼마 지나지 않아 사람들은' 풀리' 라는 천공 도구도 설계했고, 탄성 활현을 이용하여 송곳을 회전시켰다.

약 1850 년경에 독일인 마티니는 먼저 금속 천공을 위한 트위스트 드릴을 만들었다. 1862 년 영국 런던에서 열린 국제박람회에서 영국인 휘트워스는 주철 선반의 전기 드릴을 전시해 현대 드릴의 프로토타입이 되었다.

이후 다양한 드릴이 차례로 등장했습니다. 여기에는 스윙 드릴, 자동 이송 매커니즘이 있는 드릴, 여러 구멍을 동시에 드릴할 수 있는 다축 드릴 등이 있습니다. 공구 재료와 드릴의 개선과 모터 사용으로 대형 고성능 드릴이 만들어졌습니다.

끊임없이 발전하는 선반

19 년 말부터 20 세기 초까지 단일 선반은 점차 밀링, 대패, 연삭기, 드릴 등으로 진화했습니다. 이 주요 기계들은 이미 기본적으로 정형화되어 20 세기 초의 정밀 기계와 생산 기계화, 반자동을 위한 조건을 만들었다.

20 세기 전 20 년 동안 사람들은 주로 밀링, 연삭기, 조립 라인에 관심을 기울였다. 자동차, 항공기 및 엔진의 생산 요구 사항으로 인해 복잡하고 정확도가 높으며 마무리가 높은 많은 부품을 가공할 때 정밀 자동화 밀링 및 연삭반이 절실히 필요합니다. 다중 나선형 블레이드 밀링 커터의 출현으로 인해 단일 리프 밀링 커터에서 발생하는 낮은 진동, 낮은 마무리로 인해 밀링 머신을 개발할 수 없는 어려움이 기본적으로 해결되어 복잡한 부품을 가공하는 데 중요한 장비가 되었습니다.

세인들이' 자동차의 아버지' 로 칭송받는 포드는 자동차가' 가볍고 강하며 믿을 만하고 싸다' 고 제안했다. 이 목표를 달성하기 위해서는 효율적인 연삭기를 개발할 필요가 있다. 이 때문에 미국인 노든은 1900 년 금강사와 비취로 지름이 크고 폭이 넓은 사륜과 강성과 견고성이 큰 중형 연삭반을 만들었다. 연삭반이 발달하면서 기계 제조 기술은 정밀화의 새로운 단계에 들어섰다.

1920 이후 30 년 동안 기계 제조 기술이 반자동으로 접어들면서 유압 및 전기 부품이 기계 및 기타 기계에 점차 적용되었습니다. 1938 기간 동안 유압 시스템 및 전자기 제어는 새로운 밀링 머신의 발명을 촉진했을 뿐만 아니라 대패 등 공작 기계의 사용도 촉진했습니다. 1930 년대 이후, 여정 스위치-솔레노이드 밸브 시스템은 거의 모든 종류의 공작 기계의 자동 제어에 사용되었습니다.

제 2 차 세계 대전 후, 디지털 제어 및 그룹 제어 공작 기계 및 자동 라인의 출현으로 인해 공작 기계의 개발은 자동화 시대에 접어 들기 시작했습니다. 디지털 제어 기계는 디지털 제어의 원리를 이용하여 가공 절차, 요구 사항, 공구 교환의 피연산자와 문자를 정보로 저장하는 전자 컴퓨터의 발명에 이어 새로운 유형의 기계입니다. 또한 그 지시에 따라 기계를 제어하여 정해진 요구에 따라 가공한다.

CNC 공작 기계의 방안은 미국 파슨스가 항공기 프로펠러 블레이드 형면을 검사하는 블레이드 가공기를 개발할 때 미 공군에 제안한 것이다. MIT 의 참여와 도움으로 최종 성공 1949. 195 1 년, 그들은 공식적으로 최초의 전자관 수치 제어 기계 원형을 만들어 다종 소량 가공 복잡한 부품의 자동화 문제를 성공적으로 해결했다. 이후 수치 제어 원리는 밀링 머신에서 밀링 보어, 드릴, 선반까지 확장되고, 다른 한편으로는 전자관에서 트랜지스터, 집적 회로로 전환됩니다.

1970 부터 1974 까지 소형 컴퓨터가 기계 제어에 광범위하게 적용됨에 따라 세 가지 기술적 돌파구가 나타났다. 첫 번째는 직접 디지털 컨트롤러로, 소형 전자 컴퓨터 한 대가 여러 대의 기계를 동시에 제어할 수 있게 하여' 군제어' 를 만들어 냈다. 두 번째는 컴퓨터 지원 설계로 스타일러스 디자인으로 설계 계산 프로그램을 수정하는 것입니다. 세 번째로, 가공의 실제 상황과 예기치 않은 변화에 따라 가공 사용량과 절삭 속도를 자동으로 변경하여 가변 제어 시스템이 있는 작업셀이 나타났다.

1968 년 영국 모린 기계사는 디지털 제어 기계로 구성된 최초의 자동선을 개발했다. 얼마 지나지 않아 미국 제너럴 일렉트릭 (General Electric Company) 은 "공장 자동화의 전제는 부품 가공의 수치화와 생산 과정의 프로그램 제어" 를 제안했다. 이에 따라 1970 년대 중반에 자동화 작업장이 등장했고, 자동화 공장은 이미 건설을 시작했다.

100 여 년의 비바람을 겪으면서 공작기 가문이 성숙해져 기계 분야의' 공작기' 가 되었다.

선반의 발전 역사

선반의 발전은 크게 네 단계로 나눌 수 있는데, 원형 단계, 기본 구조 단계, 독립 동력 단계, 수치 제어 단계, 아래에서 논술할 것이다.

전시 과정을 소개했다.

선반의 탄생은 발명된 것이 아니라 점진적으로 발전한 것이다. 일찍이 4000 년 전부터 간단한 활 당기기 원리를 이용해 드릴 작업을 마쳤다는 기록이 있었다. 이것은 기록 된 최초의 공작 기계입니다. 지금도 인력 중심의 수동 드릴을 찾을 수 있습니다. 나중에 선반이 파생되어 선반, 드릴 목재에 사용됩니다. 영어에서 선반 (Lath 는 널빤지를 의미함) 이라는 이름이 바로 이로부터 나온 것이다. 수백 년의 진화를 거쳐 선반의 진보가 매우 느리다. 목제 침대는 속도가 느리고 토크가 낮아 금속 절단에 적합하지 않다. 목공을 제외하고는 산업혁명까지. 이 시기는 선반의 맹아 시기라고 할 수 있다.

18 세기에 시작된 산업혁명은 수공업자 위주의 농업사회의 종말을 상징하고, 대신 대규모 생산을 강조하는 산업사회다. 각종 금속 제품이 광범위하게 사용되기 때문에 금속 부품의 가공을 만족시키기 위해 선반이 핵심 설비가 되었다. 18 세기 초 침대는 금속 소재로 구조적 강도가 강해져 금속 절삭에 더 적합하다. 그러나 구조가 간단하기 때문에 선반가공과 헬리컬 가공만 가능합니다. 선반은 19 세기까지 완전히 철 부품으로 구성되어 있지 않았습니다. 여기에 철봉 등 전동기구의 도입까지 더해져 기본 기능을 갖춘 선반이 개발되었다. 하지만 동력은 인력, 축력, 수력에 의해서만 구동될 수 있기 때문에 수요를 충족시킬 수 없고, 방금 기본 틀을 완성한 것으로 간주될 수밖에 없다.

와트는 증기기관을 발명하여 선반을 증기로 발전시켜 선반을 회전시켰다. 이때 선반의 동력은 한 곳에 집중되어 벨트와 기어의 전동을 통해 공장 전체의 선반에 분배된다. 20 세기 초에 마침내 독립 동력원이 있는 일반 선반 (그림 3 참조) 이 개발되어 선반을 새로운 분야로 끌어들였다. 이 기간 동안 포드 자동차의 대규모 생산 덕분에 많은 자동차 부품은 선반으로 가공해야 한다. 부품의 충분한 공급을 보장하기 위해서 공급자는 수요를 충족시키기 위해 선반을 대량으로 구매해야 한다. 오늘날에도 선반의 발전은 여전히 자동차 공업의 흥망에 영향을 받고 있다.

20 세기 중반에는 컴퓨터가 발명되어 곧 공작기계에 적용되었다. CNC 선반은 점차 전통적인 선반을 공장의 무기로 교체하여 생산 효율을 두 배로 높이고 부품의 가공 정확도를 크게 높였다. 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어의 발전과 성숙으로 이전에는 가공이 불가능하다고 여겨졌던 많은 기술들이 공략되고 있으며, 디지털 제어 기계의 비율은 국가 현대화의 중요한 상징이 되었다.

역사적으로 볼 때, 18 세기의 산업혁명과 20 세기 자동차 공업의 출현을 제외하고 선반의 발전은 주로 공구의 진보에 기인한다. 초기에 사용된 공구는 탄소강이었고 절삭 속도는 20m/min 이하로 제한되었고 가공 정밀도가 좋지 않았습니다. 이후의 공구는 모두 합금강인데, 오늘날까지도 도자기 공구이다. 절삭 속도가 1000m/min 이상으로 높아져 선반 속도가 빨라지고 이송 속도가 빨라지고 가공 정밀도도 100 년 전 1mm 에서 0.00 1mm 으로 크게 향상되었습니다 공구와 기술의 향상 외에도, 수수의 조화도 빠르게 발전하는 가장 큰 공신이다.