Wie werden immer genauere Maschinen hergestellt?

Die Herstellung extrem genauer Maschinen scheint ein Henne-Ei-Problem zu sein. Wie machst du einen, wenn du noch keinen hast?

Wie wurde zum Beispiel der erste Indexkopf ohne Indexkopf hergestellt, um die Indexplatte herzustellen? Wie wurde die erste Drehmaschine ohne Drehmaschine für die Spindel hergestellt? Ist es ein iterativer Prozess, bei dem Sie mit etwas Handgemachtem beginnen und mit jeder Maschine etwas besser werden als mit der letzten? Ich nehme an, dass geometrische Konstruktionen die Quelle der Genauigkeit einiger primitiver Maschinen sind. Aber wie kommt man von dort zu so etwas wie der Präzisionsschraube, die für eine genaue Drehmaschine oder einen Mikrometer benötigt wird?

Bevor die äußerst genauen Maschinen hergestellt wurden, verfügten sie zunächst über äußerst genaue Messgeräte.

Ich werde die "erste Drehmaschine" als Beispiel verwenden. Das Bett der Drehmaschine muss sehr flach sein, da der Rest der Maschine damit kalibriert werden kann. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, das nicht gerade Bett gegen eine viel flachere Oberfläche zu legen und die hohen Stellen auf dem Drehbett abzukratzen, bis sie sich perfekt treffen.

Die Platte mit der flachen Oberfläche muss von irgendwoher gekommen sein, und soweit ich mich erinnere, schaffen sie es, indem sie mindestens drei etwas flache Platten nehmen und miteinander läppen. Schließlich werden alle Platten sehr flach enden.

Mit einer ebenen Oberfläche können Sie extrem gerade Messinstrumente herstellen, mit einem einfachen Oberflächenmessgerät kombinieren und mit der Produktion von Gegenständen mit extrem parallelen Oberflächen beginnen. Wenn Sie eine runde Stange auf der Platte rollen, können Sie überprüfen, wie gerade sie ist, und die Oberflächenlehre kann eine Verjüngung erkennen.

Mit dem geraden Rundstab können Sie nun die Drehachse auf das Bett der Drehmaschine ausrichten und so die erste rudimentäre Drehmaschine erstellen.

Die genauen Drehmaschinenlager wurden wahrscheinlich so hergestellt, wie man die rotierende Welle / das rotierende Teil in Position hält und das Lager aus geschmolzenem Blei um die Stange gießt. Dann wird die Stange gewaltsam gedreht, wodurch ein Lager mit nahezu null Spiel entsteht. Ziemlich genau, wenn es richtig gemacht wird, und es kann eine leichte Fehlausrichtung des im Drehkopf gebohrten Lochs und der Drehachse ausgleichen.

Dies war ein tatsächlicher Denkprozess, der laut wurde in seinem berühmten Aufsatz von Feynman ausgesprochen Es gibt vielen Platz am Boden , im Jahr 1959.

Hier ist der zugehörige Teil:

Hundert winzige Hände

Wenn ich meinen ersten Satz von Sklaven- "Händen" im Viertel-Maßstab mache, mache ich zehn Sätze. Ich mache zehn Sätze von "Händen" und verdrahte sie mit meinen ursprünglichen Hebeln, so dass jeder zur gleichen Zeit genau dasselbe parallel macht. Jetzt, wenn ich meine neuen Geräte wieder ein Viertel kleiner mache, lasse ich jedes zehn Exemplare herstellen, so dass ich hundert "Hände" bei der 1/16 Größe habe.

Wo werde ich die Millionen Drehmaschinen hinstellen, die ich haben werde? Daran ist nichts. Das Volumen ist viel geringer als das einer Großdrehmaschine. Wenn ich zum Beispiel eine Milliarde kleiner Drehmaschinen baue, die jeweils 1/4000 des Maßstabs einer normalen Drehmaschine entsprechen, stehen ausreichend Material und Platz zur Verfügung, da bei den milliarden kleinen Drehmaschinen weniger als 2 Prozent des Materials in einer großen Drehmaschine vorhanden sind .

Sie sehen, es kostet nichts für Materialien. Also möchte ich eine Milliarde kleiner Fabriken bauen, Modelle voneinander, die gleichzeitig produzieren, Löcher bohren, Teile stanzen und so weiter.

Das gesamte Papier ist es wert, vollständig verdaut zu werden, da es mehrere potenzielle Herstellungsprozesse beschreibt, dh:

• Miniaturisierung durch Verdunstung
• Neuordnung der Atome

Ausführliche Informationen zum Erstellen präziser Werkzeugmaschinen von Grund auf finden Sie in den hervorragenden und detaillierten "Foundations of Mechanical Accuracy" von Wayne R. Moore. Es ist ein altes Buch und es gibt jede Menge Kopien, wenn Sie Ihre Lieblingswebsuchmaschine verwenden.

Die Grundprinzipien zur Erhöhung der Genauigkeit sind Läppen und Vergleichen von Oberflächen.

Aus dem Gedächtnis sind einige von Moores wichtigsten Schritten:

• Läppen Sie 3 Oberflächenplatten flach gegeneinander, um eine Master-Oberflächenplatte zu bilden
• Kopieren gerader Kanten von der Master-Oberflächenplatte
• Spitzenloses Schleifen für die ersten Zylinder
• Zylinderläppen zur Verfeinerung von Zylindern
• Läppen von präzisen Schraubengewinden von groben Anfangsschrauben

Da viele moderne Werkzeuge heutzutage mit (einer früheren Kopie von) den "gleichen" Werkzeugen hergestellt werden, "Wie wurde das erste hergestellt?" kann als eine Art Henne-Ei-Problem angesehen werden .

Eine Möglichkeit, genaue Maschinen aus relativ groben und groben Werkzeugen zu booten , ist in dem Buch "Bauen Sie Ihre eigene Metallbearbeitungswerkstatt aus Schrott" von David J. Gingery , Teil der Reihe "Bauen Sie Ihre eigene Metallbearbeitungswerkstatt" , beschrieben .

Verwandte: Gingery Maschinen und Morgan Demers Drehmaschine Projekt und Build Your Own (Metallbearbeitung) Drehmaschine . Weiter entfernt verwandt: Selbstorganisation .