История изобретения токарного станка | Великие открытия человечества
Согласно дошедших до нас сведений токарный станок был изобретен примерно в середине седьмого столетия до нашей эры. Между двумя соосно установленными центрами зажималась заготовка из кости или дерева. Подмастерье вращал заготовку, а мастер прижимал резец к заготовке в нужном месте и снимал стружку, пока заготовка не приобретала требуемую форму. Позже заготовку приводили в движение с помощью лука с провисающей тетивой. Ее оборачивали петлей вокруг заготовки. Когда лук начинали двигать, словно пилу при распилке бревен, заготовка начинала вращаться вокруг своей оси то в одну, то в другую сторону. В XIV — XV веках получили распространение токарные станки, имевшие ножной привод. Упругая жердь (очеп) крепилась консольно над станком. На конец жерди крепили бечевку, обернутую на один оборот вокруг заготовки. Нижний конец бечевки крепили к педали. Когда на педаль нажимали, натягивалась бечевка и заготовка делала 1-2 оборота, а жердь сгибалась. Если педаль отпускали, жердь выпрямлялась и подтягивала бечевку вверх, заготовка совершала 1-2 оборота, но в другую сторону.
Древний токарный станок
К 1430 году очеп заменили механизмом, состоящим их педали, кривошипа и шатуна. Получился привод, аналогичный ножному приводу в швейной машинке XX-го столетия. Теперь заготовка в течение всего процесса не совершала колебательного движения, как раньше, а вращалась в одну сторону. В 1500 г. на станке уже были стальные центры и люнет, позволившие обрабатывать достаточно сложные детали. Однако маломощный привод и недостаточная сила в руке рабочего делали обработку металла малоэффективной. Появление водяных приводов оказало большое влияние на повышение эффективности в металлообработке. В середине XVI века был изобретен токарный станок для нарезки конических и цилиндрических винтов. Его изобрел Жак Бессон.
Со временем токарные станки стали часто использовать для нарезки металлов, а не дерева. Возникла необходимость в жестком креплении резца и механизированного передвижения его по обрабатываемой поверхности. Проблема самоходного суппорта разрешилась с изобретением А. К. Нартовым в 1712 году токарно-копировального станка. Во второй половине XVIII века значительно расширилась сфера использования металлорежущих станков, начались усиленные поиски универсального токарного станка. Проблема механизированного передвижения резца стала особенно острой, когда приходилось нарезать резьбу, изготавливать зубчатые колеса, наносить на предметы роскоши сложные узоры. А. К. Нартов успешно решил вопрос механизации операции. Копировальный палец и суппорт двигались благодаря одному ходовому винту, но шаг нарезки под копиром и резцом были разные. Соответственно была решена проблема автоматического передвижения суппорта вдоль оси заготовки. Поперечная подача пока отсутствовала, ее заменило качание системы «копир-заготовка».
Токарный станок
Над созданием совершенного суппорта трудились многие изобретатели, наиболее удачную конструкцию изобрел англичанин Г. Модсли. В 1798 году он улучшил конструкцию суппорта и изобрел универсальный токарный станок. В 1800 году станок был усовершенствован и создан новый вариант, включавший все детали, имеющиеся на токарно-винторезных станках и сегодня. Модсли впервые применил стандартизацию резьб на гайках и винтах и стал выпускать наборы плашек и метчиков для нарезания резьбы. Ученик изобретателя Р. Робертс установил ходовой винт перед станиной, на переднюю панель станка вынес ручки управления, добавил зубчатый перебор, улучшив тем самым токарный станок. Еще один сотрудник Модсли — Клемент изобрел лоботокарный станок, позволивший обрабатывать детали с большим диаметром. Д. Витворт изобрел в 1835 г. в поперечном направлении автоматическую подачу, связанную с механизмом продольной подачи. На этом принципиальное совершенствование токарного станка было завершено. Наступил период автоматизации токарных станков.
Токарный станок — развитие технологий от древности до наших дней
Сегодня токарные работы выполняются с применением сложнейших станков с автоматикой управления, а самые первые станки для выполнения токарных работ появились много веков назад еще до нашей эры. Изначально такой станок состоял из двух частей, между которыми помещали заготовку. Обработку заготовки осуществляли мастер и подмастерье. Подмастерье вращал заготовку, а мастер срезал стружку резцом. Это был, конечно же, весьма трудоемкий способ придания детали нужной формы.
Токарный станок с ножным приводом
В дальнейшем для вращения заготовки стали применять лук, тетива которого была обвивалась петлей вокруг обрабатываемой детали. При перемещении лука заготовка поворачивалась вокруг своей оси. В XV веке появились токарные станки с ножным приводом. Этот механизм включал в себя педаль, кривошип и шатун. Принцип действия ножного привода этого станка легко понять, представив себе ножную швейную машинку.
Появление станков с ножным приводом привело к изменению технологий обработки деталей. Теперь заготовка вращалась в станке только в одном направлении. Для обработки металла таким станкам не хватало мощности, но, тем не менее из древесины можно было изготовить весьма сложные по форме детали.
Обработка металла стала возможной с появлением водяного колеса. В начале XVIII века механик Петра I Андрей Нартов изобрел станок, с помощью которого стало возможным механизировать процесс нарезания резьбы на валу. Этот токарно-копировальный станок с суппортом в дальнейшем был усовершенствован самим Нартовым, но универсальным называть его было бы преждевременным.
Станок, который приблизился к универсальному, был изобретен в середине XVIII французом Ж. Вокансоном. Этот станок был оснащен двумя металлическими центрами, двумя направляющими, тяжелой станиной и медным суппортом, благодаря которому инструмент мог перемещаться как в продольном, так и в поперечном направлении.
Универсальный токарный станок был создан в конце XVIII века Генри Модсли, усовершенствованная модель этого станка была разработана им же в 1800 году. Но Модсли продолжал работу, и вскоре появился механический станок, оснащенный всеми элементами, которые имеются и в современном оборудовании. Автоматизированные станки для выполнения различных видов токарных и фрезерных работ были созданы американцами.
Кто впервые автоматизировал токарный станок? Андрей Нартов. | Биографии
Как всё начиналось? Пётр I славился тем, что он всюду искал мастеровых людей — корабелов, оружейников, архитекторов. Обычно он приглашал иностранных мастеров в Санкт-Петербург, иногда посылал русских людей в западные страны для учёбы. Многих талантливых выходцев из народа он примечал на Руси, многих брал к себе на работу, у некоторых даже и сам учился мастерству. Потому что это был самый странный русский царь. Всё ему было интересно, до всего нужно было своим умом дойти, всякое дело своими руками испытать. Он перепробовал почти все ремёсла, которыми занимались его подданные, разве что крестиком не вышивал.
Однажды Пётр посетил основанную им Московскую школу математико-навигационных наук, размещавшуюся в Сухаревой башне. Была там токарная мастерская, в ней он и приметил молодого паренька, ловко управлявшегося со станком. Понравилась Петру работа Андрея Нартова, узрел он в нём ум изобретателя (на это у царя чутьё было).
Некоторое время спустя, в 1712 году, Пётр вызвал Нартова в Санкт-Петербург и тот стал одним из любимых механиков царя. В царской токарне, бывало, они работали плечом к плечу, и шестнадцатилетний юноша, не стесняясь, учил царя, как правильно держать резец, с какой силой следует надавливать на крутящуюся болванку, чтобы не испортить работы.
Пётр часто брал его с собой в поездки на промышленные предприятия, где Нартов мог ознакомиться с оборудованием, технологическими процессами, что, конечно, впоследствии сказалось на его производственной деятельности.
Прошло время, был 1717 год. Андрей повзрослел, и ему показалось, что станок можно переделать. Ведь в то время токари резцы держали в руках, а это было делом нелёгким. Да и сам станок в движение приводить приходилось ногой, что тоже не способствовало облегчению работы. Вот и задумался молодой мастер о том, как же облегчить труд токаря. И придумал устройство, которое и сейчас используется в токарных станках.
Сейчас это устройство называется суппортом, предназначено оно для крепления резца и перемещения оного по поверхности обрабатываемого материала. Показал Андрей царю чертежи, тот сразу смекнул, что юноша предлагает великое дело. Расцеловал изобретателя и велел Оружейному двору немедленно изготовить станок.
В 1718—1720 годах русский механик побывал в различных странах Западной Европы, где ознакомился с достижениями иностранных мастеров и показал свои станки. Подарил по одному станку прусскому королю Фридриху-Вильгельму и Парижской Академии Наук. «Парижские академики были изумлены невиданной во Франции точностью, чистотой и скоростью, с которой Нартов работал на токарном станке. Сложнейшие фасонные изделия он изготовлял настолько совершенными, что это казалось непостижимым.
И ничего нет удивительного в том, что французские знатоки не хотели верить своим глазам. Нартов работал на превосходном токарно-копировальном медальерном станке для вытачивания рельефного изображения на плоской торцовой поверхности вращающихся круглых дисков, станке с механическим резцедержателем, самоходным суппортом-автоматом, превратившим резец из ручного в механическое, автоматическое рабочее орудие». Станок этот до сих пор стоит в Париже, в Музее национального хранилища искусств и ремёсел.
В 1721 году А. К. Нартов сконструировал и построил металлический станок для нарезки зубчатых часовых колес. В 1723-м создал токарный станок с приводом при помощи колеса. «По требованию Петра I Нартову приходилось строить станки для вытачивания художественных изделий. Но помимо „развлекательных“ станков для удовлетворения прихотей царя, Нартов занимается и созданием машин производственного назначения. Он сооружал „машину, что тянет свинец“, разрабатывал „механические способы, как бы легче и прямее колоть камень“. В эти же годы он начал работы по созданию проекта могучих шлюзовых ворот для кронштадтского дока, построенных только к середине столетия.»
И после смерти царя Андрей Нартов продолжал изобретать станки для различных целей, но самым главным его изобретением было создание суппорта и привод станка от колеса, освободившие руки и ноги токаря. И в наше время весь мир продолжает пользоваться его открытиями. Жаль, что не все токари знают, благодаря кому тяжёлый труд облегчён настолько, что можно просто стоять у станка и наблюдать за его работой.
Сейчас, конечно, станки автоматизированы до максимума, они управляются электроникой, валы вращают мощные электродвигатели. Но всё это лишь усовершенствованные станки Андрея Константиновича Нартова, выходца из русского народа.
При подготовке статьи использована информация из журнала «Оборудование. Регион» www.oborudovanieregion.ru.
История токарного станка | Творческие проекты и работы учащихся
3. История токарного станка
Ознакомимся с историей токарного станка, изобретением первого токарного станка по дереву и развитием токарного дела вообще. История относит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э.
Токарный станок по дереву представлял собой два установленных центра, между которыми зажималась заготовка из дерева, кости или рога.
Раб или подмастерье вращал заготовку (один или несколько оборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовке требуемую форму.
Позднее для приведения деревянной заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки.
При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону.
В XIV — XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа — упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали.
При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один — два оборота, а жердь — согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку, и заготовка делала те же обороты в другую сторону.
Примерно к 14 30 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения.
В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог быть укреплен в любом месте между центрами.
На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки.
В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петра первого, изобретает оригинальный токарно-копировальный станок. Чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, вернемся к истории токарного станка.
В XVII веке появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше, держал в руке токарь.
Вначале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А.К. Нартова в 1712 г.
К идее механизированного передвижения резца в токарном станке изобретатели шли долго.
Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д.
Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно.
А Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. сам усовершенствовал схему. А.К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи. Это дало большой толчок в истории развития токарных станков.
Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась поиском удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях.В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный.
Он был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях.
В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовки в патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков.
Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние между центрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станке Вокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины.
Накопленный опыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок по металлу, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модели. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную.
В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка.
В 1800г. Г. Модели усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня.
В 1835г. Д. Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования.
Следующий этап — автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам.
Во второй половине XIX в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную, и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки.
Однако основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка шаг к созданию станков-автоматов.
В деревообработке первые токарные станки-автоматы по дереву уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан. Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873г.
Плотник, столяр, наверное, самая древняя профессия на земле. Дедушка рассказывал, что мастеровые люди всегда ценились. Каждый мастер имел свой инструмент и бережно к нему относился.
Острые инструменты (топор, долото, рубанок) заворачивали в ткань и переносили в сумках из холщевой ткани. Каких то особых ящиков раньше небыло. Но во второй половине 20 века, начинают появляться разнообразные укладки для инструментов.
Станок для промышленной революции
Промышленную 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.
Генри Модсли, 1827 год
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.
#image-kit_561
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.
Устройство для изготовления винтов, разработанное Генри Модсли
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.
Когда появился первый станок с ЧПУ
Вопрос-ОтветПервый станок с ЧПУ (Числовое программное управление) (англ. Numerical Control, NC) был изобретен сыном владельца компании Parsons Inc, Джоном Пэрсонсом.
Первый станок с ЧПУ (Числовое программное управление) (англ. Numerical Control, NC) был изобретен сыном владельца компании Parsons Inc, Джоном Пэрсонсом, который работал в инженерном отделе компании, принадлежавшей его отцу. Эта компания специализировалась на производстве пропеллеров, лопастей и сопутствующих частей для вертолетов.
Персонс младший был первым, кто запатентовал идею использования станка, обрабатывающего материалы для пропеллеров и других деталей при помощи программы, которая выполнялась в следствии считывания нужной информации с перфокарт.
Пэрсонс и его первый станок ЧПУ
Немного цифр
История была такая:
- В начале 1949 года ВВС Соединенных Штатов начали финансирование компании Parsons Inc для разработки и дальнейшего производства станка, который смог бы фрезеровать по контуру запчасти сложной формы, производимые для вертолетов, самолетов и прочей авиационной техники. Но, вопреки ожиданиям ВВС, Parsons Inc были вынуждены попросить помощи у Массачусетского технического института, а именно у его лаборатории, специализирующейся на сервомеханике.
- Компания Парсонса работала с MIT вплоть до 50 года прошлого столетия. В этом же году Массачусетский институт купил себе фирму, занимающуюся производством фрезерного оборудования марки HydroTel и перестал сотрудничать с компанией Parsons Inc. Сразу после разрыва контракта институт заключил контракт на разработку первого фрезерного станка, который управляется программой, с ВВС Соединенных Штатов.
- Уже в сентябре 1952 года фрезерный станок компании HydroTel был показан людям на выставке, а немного позже весь мир узнал о нем благодаря статье из журнала Scientific American. Это и было первое автоматическое устройство, управление которым совершалось при помощи перфорированной ленты.
Первый станок с Числовым Программным Управлением был отличен от остальных, тем, что имел гораздо сложнее конструкцию и управление, и поэтому его использование в промышленности затруднялось, а иногда и вовсе было невозможно.
- Самая первая установка ЧПУ была разработана и произведена корпорацией Bendix Corp. в 1954 году, а спустя всего год (в 1955 году) эти устройства массово начали применять в станкостроении и в доработке старого оборудования на производствах. Оборудование с ПУ медленно набирало свою популярность в мире, поскольку многие люди относились к данной новинке технологического прогресса довольно скептически и недоверчиво. Для того чтобы доказать обратное, Министерство обороны Соединенных Штатов изготовило 120 экземпляров станков с ЧПУ за свой счет. В дальнейшем эти станки были сданы в аренду частным и государственным фирмам, занимающимся обработкой различных материалов и выпуска продукции из них.
- Спустя небольшой промежуток времени, в 1958 году был разработан первый язык символьного программирования, называющийся APT (Automatically Programmed Tools).
Внедрение станков ЧПУ в отечественное производство
Первыми станками с ЧПУ российского производства, а если точнее, то производства СССР, для использования в промышленности, были токарно-винторезный автомат 2К63ПУ, а так же токарно-карусельный автомат 1541n. Их разработали и начали массово выпускать в 60-х годах прошлого столетия.
Данные автоматы управлялись при помощи как систем ПРСЗК (работали совместно с ними), так и других систем управления промышленным оборудованием. Немного позже были изобретены и запущены в производство вертикально-фрезерные автоматы с ЧПУ, получившие название 6h23 и которые были укомплектованы системой «Контур-ЗП», при помощи которой и осуществлялось непосредственное управление станком.
К концу 70-х годов прошлого века на токарное оборудование с ЧПУ стали устанавливать системы 2P22 и Электроника НЦ-31, которые были выпущены также отечественными производителями.
Современные станки с ЧПУ
В наше время оборудование с ПУ это часть, без которой невозможно представить ни одно производство, занимающееся выпуском высококачественной продукции.
Главным преимуществом устройств с системами ЧПУ является не только то, что появляется возможность обрабатывать детали и заготовки сложной формы, но и то, что весь процесс производства становится с каждым днем все более автоматизированным.
В данный момент компании используют оборудование, выпущенное в разные периоды времени. По этой причине, системы числового программного управления имеют значительные отличия как по конструкции, так и по способу программирования и дальнейшей работы с ними. В основном, при наличии финансовой возможности, компании стараются заменять устаревшие системы ЧПУ на новые, современные, поэтому даже станки одной модели, выпущенные в одно и то же время, могут значительно отличаться в программной и электронной части, связанной с числовым управлением.
Изобретения Генри Модсли: прорыв в машиностроении
Автор Александра Краснова На чтение 4 мин.
Имя Генри Модсли не так широко известно широкой публике. Он изобретал и совершенствовал вещи, с которыми человек редко сталкивается в повседневной жизни. Между тем результаты его труда были очень важны для развития машиностроительной отрасли. Сейчас станки, созданные им, присутствуют во многих мастерских по всему миру.
Кто такой Генри Модсли — краткая биография
Выдающийся инженер родился 22 августа 1771 года в Лондоне. Его отец, бывший военный, в то время работал мастером в Королевском арсенале. Как и многие английские дети той эпохи, уже с 12 лет маленький Генри начал работать. В его обязанности входило засыпание пороха в патроны для артиллерии. Позднее его перевели в столярную мастерскую, а с 15 лет он начал осваивать ремесло кузнеца.
После арсенала Модсли попал в мастерскую к выдающемуся изобретателю Джозефу Браме, создателю первого в мире гидравлического пресса. Именно там он и создал свои первые изобретения.
В 1800 году он сконструировал станок для обработки металла. С его помощью стало возможным изготовление крепёжных изделий, имевших точные и одинаковые размеры. Таким образом, Генри подготовил техническую базу для последующего внедрения стандартизации и взаимозаменяемости деталей, без которых немыслимо современное промышленное производство.
Спустя десять лет Модсли основал собственный машиностроительный завод. Его фирма быстро стала одной из крупнейших в Англии и просуществовала до начала XX века. В его мастерской начинали свой творческий путь такие выдающиеся инженеры и изобретатели как Джозеф Уитворт, создатель одной из первых снайперских винтовок, и Джеймс Несмит, сконструировавший паровой молот.
Состарившийся Генри увлёкся астрономией, переживавшей в то время настоящий бум. В его планы входило строительство собственной обсерватории. Однако осуществиться им было не суждено. В январе 1831 года Модсли серьёзно заболел и спустя месяц умер. Ему было всего 59 лет. Похоронен он в лондонском районе Вулидж, том самом, где он ребёнком когда-то засыпал порох в патроны.
Изобретения
Каждое его творение стало заметной вехой на пути промышленной революции. Многие из них остались в тени более громких технических новинок, таких как паровая машина. Однако каждая его новация заслуживает отдельного внимания.
Токарно-винторезный станок
Длительное время при обработке металлических заготовок токарям приходилось держать резец в руках. Работать так было крайне неудобно и небезопасно, невозможным было добиться и одинаковой точности обработки изделий. Модсли пришло в голову оборудовать станок специальным суппортом, в котором фиксировался режущий инструмент.
Благодаря этому стала возможной жёсткая установка резца в двух плоскостях, повысившая точность работы. С помощью его станка удалось добиться производства болтов и гаек с фиксированным шагом резьбы. Переоценить влияние появления стандартных крепёжных изделий на скорость производства самых разных вещей практически невозможно.
Механизированный суппорт токарного станка
Первым усовершенствованием его станка стало внедрение механизированного суппорта. С помощью зубчатой передачи Генри соединил его ходовой винт со шпинделем, вращая который можно было перемещать резец вдоль корпуса станка и устанавливать его с высокой точностью. При этом к станку он изготовил отдельный набор разных ходовых винтов, замена которых позволяла нарезать резьбу разного шага и высоты.
Оригинальный набор сменных зубчатых колёс
Через два года он придумал новый способ улучшить своё изобретение. Ходовые винты Модсли заменил на комплект колёс с разным числом зубцов, посредством которых передавалось вращение. Они были проще в изготовлении и эксплуатации.
Используя разные их сочетания, можно было получать разные профили резьбы всего лишь с одним ходовым винтом. Также стала возможной нарезка в правую и левую стороны. Точность работы станка была столь высока, что на некоторых винтах можно было разглядеть резьбу лишь с помощью увеличительного стекла.
Поперечно-строгальный станок с кривошипно-шатунным механизмом
В начале XIX века Генри, который не располагал большими финансовыми возможностями, улыбнулась удача. Он смог получить контракт на сооружение целой промышленной линии для производства корабельных блоков. Заказчиком выступал Королевский военно-морской флот.
Разработку комплекса, в который вошло 43 станка, он вёл совместно с французским инженером Марком Брюнелем. Был среди них и принципиально новый поперечно-строгальный станок. Он позволял с высокой точностью, которая впоследствии стала его фирменным знаком, обрабатывать заготовки даже из самых твёрдых сортов древесины, применявшихся в кораблестроении — вяза и бакаута.
История и эволюция колеса
Колесо — одно из самых фундаментальных изобретений, которые мы используем в повседневной жизни. Изобретенное где-то между 4500 — 3300 гг. До н.э. в эпоху энеолита, колесо стало началом всего, от транспорта до современного оборудования и почти всего, что между ними.
На идею колеса, возможно, повлияла природа, как и на многие изобретения. Ближайшим свидетельством наличия колеса в природе является дом навозного жука. Навозные жуки откладывают яйца в навоз и переносят его, скатывая в клубок.Еще одно колесо, встречающееся в природе, — перекати-поле.
Колесо само по себе хоть и многообещающе, но не очень полезно. Как и в случае с пончиком, его наиболее важной особенностью является отверстие в центре. Если бы оно не подходило для крепления устойчивой платформы с помощью оси, колесо было бы не чем иным, как цилиндром, катящимся по краю. Версии, возможно, использовались в Древнем Египте для перемещения больших объектов, однако они не допускали длительного использования или способа транспортировки.
Идея добавления оси не проста.Чтобы система работала, колесо должно свободно вращаться вокруг оси. Это достигается путем установки оси непосредственно в центре колеса, чтобы обеспечить максимальную непрерывность движения. Кроме того, ось и выравнивание отверстия должны быть перпендикулярными, чтобы уменьшить трение. Кроме того, ось должна оставаться как можно более тонкой, чтобы уменьшить площадь ее поверхности, но при этом она должна выдерживать нагрузку.
СМОТРИ ТАКЖЕ: 9 НАИБОЛЕЕ ИНТЕРЕСНЫХ НЕУДАЧНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИЗ ПРОШЛОГО
Отсюда единственное трение, которое необходимо преодолеть, это трение между внутренним колесом и осью.Чем ровнее внутренняя поверхность колеса и внешняя поверхность оси, тем меньшее трение приходится преодолевать системе.
Для того, чтобы эта структура работала, должны быть соблюдены не только все эти параметры, но и все одновременно. Возможно, именно по этой причине такая простая концепция так долго набирала обороты.
Источник: Pixabay Краткая история
Где возникло колесо, остается загадкой, но его использование быстро распространилось по всей Евразии и на Ближнем Востоке.Самые ранние изображения колесных повозок появились в Польше, что позволяет предположить, что этот регион, возможно, был одним из первых.
Аско Парпола, индолог из Хельсинкского университета в Финляндии, предполагает, что колесо возникло у трипольцев на территории современной Украины. Это основано на том факте, что слово «колесо» происходит от их языка.
Есть основания предполагать, что колесо впервые использовалось для гончарных кругов в Месопотамии, за 300 лет до того, как оно было приспособлено для колесницы.
Считается, что тачка впервые появилась в Древней Греции между 600 — 400 годами до нашей эры. Некоторое время спустя последовал Китай, и в конечном итоге он попал в средневековую Европу. Хотя в то время тачка была очень дорогим товаром, она окупилась за несколько дней, поскольку значительно снизила рабочую нагрузку рабочих.
Археологи в Вера-Крус, Мексика, обнаружили керамические игрушки в виде маленьких животных. У животных вместо ног были колеса, чтобы дети могли их толкать.Однако в регионе никогда не использовалось колесо для перевозки до прибытия европейских поселенцев.
На Ближнем Востоке и в Северной Африке, где есть обширные пустыни, верблюд оставался предпочтительным средством передвижения вплоть до 600 г. н.э. Это могло быть результатом того, что враждебный регион не мог поддерживать тонкие деревянные колеса без они тонут в песке. Ричард Буллиет приводит несколько возможных причин в своей книге 1975 года Верблюд и колесо .Ближневосточные общества продолжали использовать колеса для таких практик, как ирригация, фрезерование и гончарное дело.
Неудивительно, что после всего этого базовая конструкция чего-то столь же прочного, как колесо, не изменилась более 6000 лет.
Колесо не всегда использовалось для передвижения, на самом деле, прикрепить колесо к телеге появилось только 300 лет спустя. Первоначальные круги были сделаны из камня для фрезерования. Некоторые круги использовались даже в гончарном токарном станке.
Вот еще несколько фактов о колесе.
Источник: Pixabay Колесо фортуны
Колесо фортуны — это не просто американское телевизионное игровое шоу. Фактически, это понятие средневековой философии символизирует судьбу. Колесо принадлежит богине Фортуне, которая вращает колесо, чтобы решать судьбы и несчастья смертных. Фортуну часто изображают как женщину с завязанными глазами, крутящую гигантское колесо.
Источник: Pixabay Пытки
В средневековье колесо также использовалось для различных видов пыток.Некоторые кровавые наказания включали привязку нарушителя закона к ободу с шипами большого колеса, а затем катание им по земле. Другие включали катание меньших колес по костям врага. В любом случае, я думаю, что колесо эволюционировало к лучшему.
Источник: Wikimedia Commons Perpetual Motion Machines
Концепция вечных двигателей существовала веками. Это святой Грааль науки, и если бы он был достигнут, он произвел бы бесплатную энергию, как только он будет приведен в движение.
Самая распространенная конструкция устройства вечного движения включает в себя какое-то колесо, часто с отягощением, так что оно постоянно вращается, используя гравитацию в качестве движущей силы. Однако эти устройства противоречат первым двум законам термодинамики. Это говорит о том, что энергия не может быть создана или уничтожена в изолированной системе и что энтропия в системе всегда увеличивается.
Оптическая иллюзия
В телевидении существует такое понятие, как наложение спектров.Это когда в фильме кажется, что вращающееся колесо вращается назад. Пленочные камеры работают, захватывая серию неподвижных изображений, а затем они воспроизводят эти изображения последовательно со скоростью примерно 50 кадров в секунду. Этого достаточно, чтобы обмануть наш мозг и заставить его думать, что изображение движется. Однако, если колесо движется быстрее, чем частота кадров, частота вращения превышает частоту захвата изображения.
Например: если спица колеса находится в положении на 12 часов в первой рамке, а затем во второй рамке, эта спица перемещается почти на полный оборот в положение на 11 часов.Ваш мозг будет интерпретировать это как движение против часовой стрелки, поскольку он не может определить, что происходит между кадрами. На правильной частоте такой же эффект может дать стробоскоп или даже люминесцентная лампа.
Источник: Pixabay Пятое колесо
Вы когда-нибудь задумывались, откуда появился термин «пятое колесо»? Пятое колесо — это колесо, которое выступало из передней оси каретки, чтобы предотвратить ее опрокидывание. Как у дрэг-рейсинга сзади. Большую часть времени он никогда не использовался и становился ненужным, поэтому, называя кого-то или что-то «пятое колесо», вы называете их ненужными.
Автор Терри Берман
.Топ-10 изобретений, изменивших мир
Введение
(Изображение предоставлено igor.stevanovic / Shutterstock.com)Люди — гениальный вид. Хотя мы прожили на планете относительно короткий промежуток времени (Земле 4,5 миллиарда лет), современные Homo sapiens придумали и создали некоторые удивительные, иногда далеко идущие вещи. С того момента, как кто-то ударил камень по земле, чтобы сделать первый инструмент с острыми краями, до появления колеса и разработки марсоходов и Интернета, несколько ключевых достижений стали особенно революционными.Вот наши лучшие подборки самых важных изобретений всех времен, а также научные данные, лежащие в основе изобретения, и то, как они появились.
Жанна Брайнер из Live Science внесла свой вклад в этот обратный отсчет, который был первоначально опубликован 6 марта 2012 года.
Колесо
(Изображение предоставлено Джеймсом Стейдлом | Shutterstock)До изобретения колеса в 3500 году до нашей эры, люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы могли перевезти по суше и на какое расстояние.Очевидно, само колесо не было самой сложной частью «изобретения колеса». По словам Дэвида Энтони, профессора антропологии в Хартвикском колледже, когда пришло время соединить неподвижную платформу с вращающимся цилиндром, все стало непросто.
«Ярким штрихом стала концепция колеса и оси», — ранее рассказывал Энтони Live Science. «Но тогда сделать это было также сложно». Например, отверстия в центре колес и на концах неподвижных осей должны быть почти идеально круглыми и гладкими, сказал он.Размер оси также был критическим фактором, как и ее плотность внутри отверстия (не слишком туго, но и не слишком свободно).
Тяжелая работа принесла большие плоды. Колесные повозки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволяя перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчая бремя людей, путешествующих на большие расстояния. Теперь колеса жизненно важны для нашего образа жизни, они встречаются во всем, от часов до транспортных средств и турбин. [Подробнее об изобретении колеса]
Гвоздь
(Изображение предоставлено alexcoolok | Shutterstock)Без гвоздей цивилизация наверняка рухнет.Это ключевое изобретение датируется более чем 2000 лет назад, в древнеримский период, и стало возможным только после того, как люди развили способность лить и формировать металл. Раньше деревянные конструкции приходилось строить путем геометрического соединения смежных досок, что было намного сложнее.
До 1790-х и начала 1800-х годов гвозди ручной работы были нормой: кузнецы нагревали квадратный железный стержень, а затем молотили его с четырех сторон, чтобы создать острие, согласно данным Университета Вермонта.Машины для изготовления гвоздей появились между 1790-ми и началом 1800-х годов. Технологии изготовления ногтей продолжали развиваться; По данным Университета Вермонта, после того, как Генри Бессемер разработал процесс массового производства стали из железа, железные гвозди прошлых лет постепенно истощились, и к 1886 году 10 процентов гвоздей в США были созданы из мягкой стальной проволоки. К 1913 году 90 процентов гвоздей, производимых в США, были из стальной проволоки.
Между тем считается, что винт, более прочный, но более сложный для вставки, был изобретен греческим ученым Архимедом в третьем веке до нашей эры.C.
Компас
(Изображение предоставлено: Typo | Creative Commons)Древние мореплаватели путешествовали по звездам, но этот метод не работал днем или в пасмурные ночи, поэтому было небезопасно плавать вдали от земля.
Китайцы изобрели первый компас где-то между 9 и 11 веками; он был сделан из магнитного камня, естественно намагниченной железной руды, привлекательные свойства которой они изучали на протяжении веков. (На фотографии изображена модель древнего китайского компаса времен династии Хань; это ковш, указывающий на юг, или синан, сделанный из полированного магнитного камня.) Вскоре технология перешла к европейцам и арабам посредством морских контактов. Компас позволял мореплавателям безопасно перемещаться вдали от суши, расширяя морскую торговлю и внося свой вклад в Эпоху открытий.
Печатный станок
(Изображение предоставлено: MatthiasKabel | Creative Commons)Немец Йоханнес Гутенберг изобрел печатный станок около 1440 года. Ключом к его развитию стала ручная форма, новая техника формования, которая позволила быстро создавать большие партии металлического подвижного типа.Хотя другие до него, в том числе изобретатели в Китае и Корее, разработали подвижный шрифт, сделанный из металла, Гутенберг был первым, кто создал механизированный процесс, который переносил чернила (которые он делал из льняного масла и сажи) с подвижного шрифта на бумагу.
Благодаря этому процессу подвижного шрифта, печатные машины экспоненциально увеличили скорость изготовления копий книг, и, таким образом, они впервые в истории привели к быстрому и широкому распространению знаний.К 1500 году в Западной Европе было напечатано 20 миллионов томов.
Среди прочего, печатный станок обеспечил более широкий доступ к Библии, что, в свою очередь, привело к альтернативным интерпретациям, в том числе к толкованию Мартина Лютера, чей документ напечатал «95 тезисов» сотнями тысяч разожгла протестантскую Реформацию. [Подробнее о Иоганнесе Гутенберге и печатном станке]
Двигатель внутреннего сгорания
(Изображение предоставлено Zephyris | Creative Commons)В этих двигателях при сгорании топлива выделяется высокотемпературный газ, который, как и расширяется, прикладывает силу к поршню, перемещая его.Таким образом, двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию в механическую работу. Десятилетия инженерных разработок многих ученых привели к созданию двигателя внутреннего сгорания, который во второй половине XIX века принял (по существу) современный вид. Двигатель положил начало индустриальной эре, а также позволил изобрести огромное количество разнообразных машин, включая современные автомобили и самолеты.
На рисунке показаны этапы работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Ходы следующие: 1) Такт впуска — всасываются воздух и парообразное топливо.2) Такт сжатия — пары топлива и воздух сжимаются и воспламеняются. 3) Рабочий ход — топливо сгорает, и поршень опускается, приводя в действие машину. 4) Такт выхлопа — выхлоп вытесняется.
Телефон
(Изображение предоставлено: общественное достояние)Хотя несколько изобретателей проделали новаторскую работу в области электронной передачи голоса (многие из которых позже подали иски об интеллектуальной собственности, когда использование телефона резко возросло), Александр Грэм Белл был первым, кто получил награду патент на электрический телефон в 1876 г.Его патентный рисунок изображен выше.
Хотя несколько изобретателей проделали новаторскую работу в области электронной передачи голоса (многие из которых позже подали иски в отношении интеллектуальной собственности, когда использование телефона резко возросло), Александр Грэм Белл был первым, кто получил патент на электрический телефон в 1876 году (его патентный рисунок представлен По данным PBS, он черпал вдохновение в обучении глухих, а также в посещениях своей слабослышащей матери. По сообщению PBS, он назвал первый телефон «электрической речевой машиной».
Изобретение быстро стало популярным и произвело революцию в мировом бизнесе и коммуникации. Когда Белл умер 2 августа 1922 года, по сообщению PBS, телефонная служба США на минуту остановилась, чтобы почтить его память.
Лампочка
(Изображение предоставлено: Terren | Creative Commons)Когда все, что у вас есть, — это естественный свет, продуктивность ограничивается дневным светом. Лампочки изменили мир, позволив нам быть активными ночью. По словам историков, в 1800-х годах два десятка человек сыграли важную роль в изобретении ламп накаливания; Томас Эдисон считается первым изобретателем, потому что он создал полностью функциональную систему освещения, включая генератор и проводку, а также лампочку с углеродной нитью, подобную той, что указана выше, в 1879 году.
Помимо введения электричества в дома во всем западном мире, это изобретение также имело довольно неожиданные последствия в изменении режима сна людей. Вместо того, чтобы ложиться спать с наступлением темноты (больше нечего делать) и спать по частям всю ночь, разделенные периодами бодрствования, теперь мы не спим, за исключением тех 7-8 часов, которые отведены на сон, и, в идеале, мы спим полностью. один раз. [Подробнее об изобретении лампочки]
Пенициллин
(Изображение предоставлено Национальным институтом здравоохранения)Это одна из самых известных историй открытий в истории.В 1928 году шотландский ученый Александр Флеминг заметил в своей лаборатории чашку Петри, наполненную бактериями, с случайно приоткрытой крышкой. Образец был загрязнен плесенью, и везде, где была плесень, бактерии были мертвыми. Этой антибиотической плесенью оказался гриб Penicillium, и в течение следующих двух десятилетий химики очистили его и разработали препарат пенициллин, который борется с огромным количеством бактериальных инфекций у людей, не причиняя вреда самим людям.
Пенициллин массово производился и рекламировался к 1944 году.Этот плакат, прикрепленный к почтовому ящику у тротуара, советовал военнослужащим Второй мировой войны принимать препарат, чтобы избавиться от венерических заболеваний.
Согласно исследованию, опубликованному в 2003 году в журнале Clinical Reviews in Allergy and Immunology, примерно у 1 из 10 человек наблюдается аллергическая реакция на антибиотик; Исследователи утверждают, что даже в этом случае большинство из этих людей продолжают переносить препарат.
Контрацептивы
(Изображение предоставлено: общественное достояние)Не только противозачаточные таблетки, презервативы и другие формы контрацепции вызвали сексуальную революцию в развитом мире, позволив мужчинам и женщинам заниматься сексом для досуга, а не для продолжения рода, они также резко снизили среднее количество потомков на одну женщину в странах, где они используются.Имея меньше ртов, которые нужно кормить, современные семьи достигли более высокого уровня жизни и могут лучше обеспечивать каждого ребенка. Между тем, в глобальном масштабе противозачаточные средства помогают населению постепенно выровняться; наша численность, вероятно, стабилизируется к концу века. Некоторые противозачаточные средства, такие как презервативы, также сдерживают распространение заболеваний, передающихся половым путем.
Натуральные и травяные противозачаточные средства используются на протяжении тысячелетий. Презервативы вошли в употребление в 18 веке, а самый ранний оральный противозачаточный препарат «таблетка» был изобретен в конце 1930-х годов химиком по имени Рассел Маркер.
Ученые продолжают совершенствоваться в области контроля над рождаемостью, а в некоторых лабораториях даже разрабатывается мужская форма «таблетки». Постоянный противозачаточный имплант под названием Essure был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в 2002 году, хотя в 2016 году FDA предупредило, что имплантат потребует более строгих предупреждений, чтобы сообщить пользователям о серьезных рисках использования Essure. [7 удивительных фактов о таблетках]
Интернет
(Изображение предоставлено Creative Commons | The Opte Project)Это действительно не нуждается в представлении: глобальная система взаимосвязанных компьютерных сетей, известная как Интернет, используется миллиардами людей Мировой.Бесчисленное количество людей помогло разработать его, но человеком, которому чаще всего приписывают его изобретение, является ученый-компьютерщик Лоуренс Робертс. В 1960-х годах группа ученых-информатиков, работавших на ARPA (Агентство перспективных исследовательских проектов) Министерства обороны США, построила коммуникационную сеть для соединения компьютеров в агентстве под названием ARPANET. Он использовал метод передачи данных, называемый «коммутацией пакетов», который Робертс, член команды, разработал на основе предыдущей работы других компьютерных ученых.ARPANET был предшественником Интернета.
,Когда был изобретен первый компьютер?
Обновлено: 30.06.2020 компанией Computer Hope
На этот вопрос нет простого ответа из-за множества различных классификаций компьютеров. Первый механический компьютер, созданный Чарльзом Бэббиджем в 1822 году, не похож на то, что многие считают компьютером сегодня. Поэтому на этой странице представлен список первых компьютеров, начиная с Difference Engine и заканчивая компьютерами, которые мы используем сегодня.
ЗаметкаРанние изобретения, которые привели к созданию компьютеров, такие как счеты, калькуляторы и планшеты, на этой странице не описаны.
Когда впервые было использовано слово «компьютер»?
Слово «компьютер» было впервые использовано в 1613 году в книге « The Yong Mans Gleanings » Ричарда Брейтуэйта и первоначально описывало человека, который выполнял вычисления или вычисления. Определение компьютера оставалось неизменным до конца 19 века, когда промышленная революция привела к появлению машин, основной целью которых были вычисления.
Первый механический компьютер или концепция двигателя с автоматическими вычислениями
В 1822 году Чарльз Бэббидж концептуализировал и начал разработку разностной машины, которая считается первой автоматической вычислительной машиной.Разностная машина была способна вычислять несколько наборов чисел и делать печатные копии результатов. Бэббидж получил некоторую помощь в разработке разностной машины от Ады Лавлейс, которая считается первым компьютерным программистом, выполнившим свою работу. К сожалению, из-за финансирования Бэббидж так и не смог завершить полнофункциональную версию этой машины. В июне 1991 года Лондонский музей науки завершил разработку разностной машины № 2 к двухсотлетию со дня рождения Бэббиджа, а затем завершил разработку печатного механизма в 2000 году.
В 1837 году Чарльз Бэббидж предложил первый универсальный механический компьютер — аналитическую машину . Аналитическая машина содержала ALU (арифметический логический блок), базовое управление потоком, перфокарты (вдохновленные ткацким станком Jacquard Loom) и встроенную память. Это первая концепция компьютера общего назначения. К сожалению, из-за проблем с финансированием этот компьютер также не был построен, пока был жив Чарльз Бэббидж. В 1910 году Генри Бэббидж, младший сын Чарльза Бэббиджа, смог завершить часть этой машины и выполнить основные вычисления.
Первый программируемый компьютер
Модель Z1 была создана немцем Конрадом Цузе в гостиной его родителей в период с 1936 по 1938 год. Он считается первым электромеханическим двоичным программируемым компьютером и первым функциональным современным компьютером.
Первые представления о том, что мы считаем современным компьютером
Машина Тьюринга была впервые предложена Аланом Тьюрингом в 1936 году и стала основой теорий о вычислениях и компьютерах.Машина была устройством, которое печатало символы на бумажной ленте таким образом, чтобы имитировать человека, выполняющего ряд логических инструкций. Без этих основ у нас не было бы компьютеров, которые мы используем сегодня.
Первый электрический программируемый компьютер
Колосс был первым электрическим программируемым компьютером, разработанным Томми Флауэрсом и впервые продемонстрированным в декабре 1943 года. Колосс был создан, чтобы помочь британским взломщикам кода читать зашифрованные немецкие сообщения.
Первый цифровой компьютер
Сокращенно от Atanasoff-Berry Computer , ABC начал разработку профессором Джоном Винсентом Атанасоффом и аспирантом Клиффом Берри в 1937 году. Его разработка продолжалась до 1942 года в Государственном колледже Айовы (ныне Государственный университет Айовы).
ABC был электрическим компьютером, который использовал более 300 электронных ламп для цифровых вычислений, включая двоичную математику и булеву логику, и не имел центрального процессора (не был программируемым).19 октября 1973 года федеральный судья США Эрл Р. Ларсон подписал решение о признании недействительным патента ENIAC, выданного Дж. Преспером Эккертом и Джоном Мочли. В решении Ларсон назвал Атанасова единственным изобретателем.
ENIAC был изобретен Дж. Преспером Эккертом и Джоном Мочли в Университете Пенсильвании, его строительство началось в 1943 году и не было завершено до 1946 года. Он занимал около 1800 квадратных футов и использовал около 18000 электронных ламп весом почти 50 тонн. Хотя судья позже постановил, что компьютер ABC был первым цифровым компьютером, многие до сих пор считают ENIAC первым цифровым компьютером, поскольку он был полностью функциональным.
Первый компьютер с сохраненной программой
Первым компьютером с электронным хранением и выполнением программы был SSEM (Small-Scale Experimental Machine), также известный как «Малыш» или «Манчестерский ребенок», в 1948 году. Он был разработан Фредериком Уильямсом и построен его протеже. , Том Килберн при содействии Джеффа Тотилла из Манчестерского университета, Англия. Килберн написал первую программу, хранящуюся в электронном виде, которая находит наивысший правильный множитель целого числа, используя повторное вычитание, а не деление.Программа Килберна была выполнена 21 июня 1948 года.
Второй компьютер с хранимой программой также был британским: EDSAC , построенный и спроектированный Морисом Уилксом в математической лаборатории Кембриджского университета в Англии. EDSAC выполнил свои первые вычисления 6 мая 1949 года. Это был также первый компьютер, на котором была запущена графическая компьютерная игра «OXO», реализация крестиков-ноликов, отображаемых на 6-дюймовой электронно-лучевой трубке.
Примерно в то же время Manchester Mark 1 был еще одним компьютером, на котором можно было запускать сохраненные программы.Первая версия компьютера Mark 1, построенного в Университете Виктории в Манчестере, была введена в эксплуатацию в апреле 1949 года. Mark 1 использовался для запуска программы для поиска простых чисел Мерсенна в течение девяти часов без ошибок 16 и 17 июня того же года.
Первая компьютерная компания
Первой компьютерной компанией была Electronic Controls Company , основанная в 1949 году Дж. Преспером Эккертом и Джоном Мочли, теми же людьми, которые помогли создать компьютер ENIAC. Позднее компания была переименована в EMCC или Eckert-Mauchly Computer Corporation и выпустила серию мэйнфреймов под названием UNIVAC.
Первый компьютер с программой, хранящейся в памяти
Впервые поставленный правительству США в 1950 году, UNIVAC 1101 или ERA 1101 считается первым компьютером, способным сохранять и запускать программы из памяти.
Первый коммерческий компьютер
В 1942 году Конрад Цузе начал работу над Z4 , который позже стал первым коммерческим компьютером. Компьютер был продан Эдуарду Штифелю, математику из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, 12 июля 1950 года.
Первый компьютер IBM
7 апреля 1953 года IBM публично представила 701 , свой первый коммерческий научный компьютер.
Первый компьютер с ОЗУ
MIT представляет машину Whirlwind 8 марта 1955 года, революционный компьютер, который был первым цифровым компьютером с ОЗУ на магнитном сердечнике и графикой в реальном времени.
Первый транзисторный компьютер
TX-0 (транзисторный экспериментальный компьютер) — первый транзисторный компьютер, который был продемонстрирован в Массачусетском технологическом институте в 1956 году.
Первый миникомпьютер
В 1960 году Digital Equipment Corporation выпустила свой первый из многих PDP-компьютеров — PDP-1.
Первый настольный компьютер массового потребления
В 1964 году первый настольный компьютер Programma 101 был представлен публике на Всемирной выставке в Нью-Йорке. Его изобрел Пьер Джорджио Перотто и изготовил Оливетти. Было продано около 44 000 компьютеров Programma 101, каждый по цене 3200 долларов США.
В 1968 году Hewlett Packard начала продавать HP 9100A , который считается первым настольным компьютером, поступающим на массовый рынок.
Первая рабочая станция
Хотя он никогда не продавался, первой рабочей станцией считается Xerox Alto , представленный в 1974 году. Компьютер был революционным для своего времени и включал в себя полнофункциональный компьютер, дисплей и мышь. Компьютер работал, как и многие современные компьютеры, используя окна, меню и значки в качестве интерфейса для своей операционной системы
.Кто изобрел компьютер? | HowStuffWorks
Некоторые люди могли быть обескуражены, но не Бэббидж. Вместо того, чтобы упростить конструкцию, чтобы упростить построение разностной машины, он обратил свое внимание на еще более грандиозную идею — аналитическую машину , новый вид механического компьютера, который может производить еще более сложные вычисления, включая умножение и деление.
Базовые части аналитической машины напоминают компоненты любого компьютера, продаваемого сегодня на рынке.Он отличался двумя отличительными чертами любой современной машины: центральным процессором или CPU и памятью. Бэббидж, конечно, не использовал эти термины. Он назвал ЦП «мельницей». Память была известна как «магазин». У него также было устройство — «читатель» — для ввода инструкций, а также способ записывать на бумаге результаты, генерируемые машиной. Бэббидж назвал это устройство вывода принтером, предшественником струйных и лазерных принтеров, столь распространенных сегодня.
Объявление
Объявление
Новое изобретение Бэббиджа почти полностью существовало на бумаге.Он хранил объемные заметки и наброски о своих компьютерах — объемом почти 5000 страниц — и, хотя он так и не построил ни одной серийной модели аналитической машины, у него было четкое представление о том, как машина будет выглядеть и работать. Заимствуя ту же технологию, что и в ткацком станке Jacquard , ткацком станке, разработанном в 1804-1805 годах, который позволял автоматически создавать различные образцы ткани, данные вводились на перфокарты. В магазине компьютера можно было хранить до 1000 50-значных номеров.Перфокарты также содержали инструкции, которые машина могла выполнять не в последовательном порядке. Один помощник будет наблюдать за всей операцией, но пар будет приводить в действие его, вращая кривошипы, перемещая кулачки и стержни, а также вращая шестерни.
К сожалению, современные технологии не смогли удовлетворить амбициозный замысел Бэббиджа. Только в 1991 году его конкретные идеи были наконец воплощены в работающий компьютер. Именно тогда Музей науки в Лондоне построил, в соответствии с точными спецификациями Бэббиджа, свою разностную машину.Он имеет длину 11 футов и высоту 7 футов (более 3 метров в длину и 2 метра в высоту), содержит 8000 движущихся частей и весит 15 тонн (13,6 метрических тонн). Копия машины была построена и отправлена в Музей истории компьютеров в Маунтин-Вью, Калифорния, где она оставалась экспонатом до декабря 2010 года. Ни одно из устройств не могло работать на настольном компьютере, но они, несомненно, являются первыми компьютерами и предшественниками современный ПК. И эти компьютеры повлияли на развитие всемирной паутины.
Последнее редакционное обновление: 12 марта 2019 г., 12:55:55.
,