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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Calibre. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Paquímetro (do suporte inglês e francês, do latim tardio supporto - eu apoio) - uma unidade projetada para prender e mover manualmente ou automaticamente uma ferramenta, por exemplo, em máquinas-ferramentas. O paquímetro geralmente consiste em um porta-ferramentas e peças intermediárias, como um trenó, que fornecem uma determinada direção de movimento da ferramenta.
Uma das conquistas mais importantes da engenharia mecânica no início do século XIX foi a disseminação de máquinas-ferramenta com pinças - suportes mecânicos para o cortador. Por mais simples e, à primeira vista, insignificante que esse apêndice à máquina possa parecer, pode-se dizer sem exagero que sua influência no aperfeiçoamento e distribuição das máquinas foi tão grande quanto a influência das mudanças feitas por Watt na máquina a vapor. A introdução do paquímetro imediatamente levou à melhoria e redução do custo de todas as máquinas, deu impulso a novas melhorias e invenções. O torno tem uma história muito antiga, e ao longo dos anos seu design mudou muito pouco. Talvez o princípio de seu dispositivo tenha sido sugerido às pessoas por uma roda de oleiro. Colocando um pedaço de madeira em rotação, o mestre com a ajuda de um cinzel poderia dar-lhe a forma cilíndrica mais bizarra. Para fazer isso, ele pressionou o cinzel contra um pedaço de madeira que girava rapidamente, separou lascas circulares e gradualmente deu à peça a forma desejada. Nos detalhes de seu dispositivo, as máquinas podiam diferir bastante umas das outras, mas até o final do século XVIII, todas tinham uma característica fundamental: durante o processamento, a peça girava e o cortador ficava nas mãos do mestre . Exceções a esta regra eram muito raras, e de forma alguma podem ser consideradas típicas desta época. Por exemplo, suportes de cortador se tornaram comuns em máquinas copiadoras. Com a ajuda de tais máquinas, um trabalhador que não possuía habilidades especiais poderia produzir produtos intrincados de forma muito complexa. Para isso, foi utilizado um modelo de bronze, que parecia um produto, porém maior (geralmente 2:1).
A imagem desejada foi obtida na peça de trabalho como segue. A máquina era equipada com dois paquímetros, o que permitia girar os produtos sem a participação da mão do trabalhador: um dedo copiador era fixado em um e um cortador no outro. O dedo de cópia fixo parecia uma haste, na extremidade pontiaguda da qual foi colocado um pequeno rolo. O modelo era constantemente pressionado contra o rolo do dedo de cópia por uma mola especial. Durante o funcionamento da máquina, ela começou a girar e, de acordo com as saliências e depressões de sua superfície, fez movimentos oscilatórios. Esses movimentos do modelo eram transmitidos através de um sistema de engrenagens para uma peça rotativa, que os repetia. A peça de trabalho estava em contato com a fresa, assim como o modelo estava em contato com o dedo copiador. Dependendo do relevo do modelo, a peça de trabalho se aproximou da fresa ou se afastou dela. Ao mesmo tempo, a espessura dos cavacos também mudou. Após muitas passagens da fresa sobre a superfície da peça, apareceu um relevo semelhante ao do modelo, mas em menor escala. A copiadora era uma ferramenta muito complexa e cara. Somente pessoas muito ricas poderiam comprá-lo. Na primeira metade do século XVIII, quando surgiu a moda dos produtos torneados de madeira e osso, muitos monarcas europeus e nobreza titulada estavam envolvidos no trabalho de torneamento. Para eles, em sua maioria, as máquinas copiadoras foram destinadas. Por exemplo, tal máquina (produzida, como se poderia supor, pelo notável mecânico russo Nartov) foi instalada em 1712 na oficina do czar russo Pedro, o Grande.
As pinças foram usadas em algumas máquinas de relojoaria, porque facilitavam o torneamento de peças de alta precisão dos movimentos do relógio. No final do século, eles começaram a ser instalados em tornos. No 10º volume da Enciclopédia de Diderot, pela primeira vez, foi colocada uma imagem do mais simples suporte cruzado de um grande torno. Este paquímetro pode girar em torno de um eixo e aproximar-se da peça de trabalho com um parafuso, mas não pode se mover ao longo dele. Mas esses dispositivos não eram amplamente utilizados no torneamento. Um simples torno satisfez plenamente todas as necessidades humanas até a segunda metade do século XVIII. No entanto, desde meados do século, tornou-se cada vez mais necessário processar peças maciças de ferro com grande precisão. Eixos, parafusos de vários tamanhos, engrenagens foram as primeiras peças de máquinas, cuja fabricação mecânica foi imediatamente questionada após seu surgimento, pois eram necessárias em grandes quantidades. A necessidade especialmente aguda de processamento de alta precisão de peças de metal começou a ser sentida após a introdução da grande invenção de Watt. Como já mencionado, a fabricação de peças para motores a vapor revelou-se uma tarefa técnica muito difícil para o nível alcançado pela indústria de engenharia do século XVIII. Normalmente, o cortador era fixado em uma longa vara em forma de gancho. O trabalhador o segurou nas mãos, inclinando-se como uma alavanca em um suporte especial. Este trabalho exigia grandes habilidades profissionais e grande força física. Qualquer erro leva a danos em toda a peça de trabalho ou a um erro de processamento muito grande.
Em 1765, devido à impossibilidade de escarear com precisão suficiente um cilindro de dois pés de comprimento e seis polegadas de diâmetro, Watt teve que recorrer a um cilindro maleável. O furo de um cilindro de nove pés de comprimento e 28 polegadas de diâmetro era preciso para "a espessura de um dedo mindinho". Escusado será dizer que tal "precisão" na fabricação de uma máquina a vapor era completamente insuficiente. A situação só poderia ser corrigida de uma maneira: era necessário criar máquinas para a produção de máquinas. As máquinas deveriam substituir trabalhadores altamente qualificados, que eram escassos, e garantir a produção em massa de máquinas baratas e confiáveis. Desde o início do século XNUMX, uma revolução gradual na engenharia mecânica começou. No lugar do antigo torno, novas máquinas automáticas de alta precisão equipadas com pinças vêm uma após a outra. O início desta revolução foi estabelecido pelo torno de corte de parafusos do mecânico inglês Henry Maudsley, que possibilitou girar automaticamente parafusos e cavilhas com qualquer rosca.
Em geral, cortar parafusos permaneceu por muito tempo uma tarefa técnica difícil, pois exigia alta precisão e habilidade. A mecânica há muito pensa em como simplificar essa operação. Já em 1701, no trabalho de C. Plume, foi descrito um método para cortar parafusos usando um paquímetro primitivo. Para fazer isso, um pedaço de parafuso foi soldado à peça de trabalho como uma haste. O passo do parafuso soldado tinha que ser igual ao passo do parafuso a ser cortado na peça de trabalho. Em seguida, a peça de trabalho foi instalada no cabeçote de madeira destacável mais simples; o cabeçote suportava o corpo da peça de trabalho e um parafuso soldado era inserido na parte traseira. Quando o parafuso foi girado, o ninho de madeira do cabeçote móvel foi esmagado na forma de um parafuso e serviu como uma porca, como resultado, toda a peça de trabalho se moveu em direção ao cabeçote. O avanço, ao contrário, era tal que permitia que a fresa fixa cortasse o parafuso com o passo necessário. Um tipo semelhante de dispositivo estava no torno de corte de parafuso de 1785, que foi o predecessor imediato da máquina Maudsley. Aqui, o rosqueamento, que servia de modelo para o parafuso que estava sendo feito, era aplicado diretamente no fuso, que segurava a peça e a colocava em rotação. (O fuso é chamado de eixo giratório de um torno com dispositivo de fixação da peça.) Isso possibilitou o corte dos parafusos à máquina: o trabalhador girava a peça, o que, devido à rosca do fuso, assim como no a luminária Plume, começou a se mover progressivamente em relação ao cinzel fixo, que o trabalhador segurava em uma vara. Assim, obteve-se uma rosca no produto que correspondia exatamente à rosca do fuso. No entanto, a precisão e a retidão do processamento aqui dependiam apenas da força e dureza da mão do trabalhador que guiava a ferramenta. Este foi um grande inconveniente. Além disso, a rosca no fuso era de apenas 8-10 mm, o que permitia apenas o corte de parafusos muito curtos. A máquina de corte de parafuso projetada por Maudsley representou um avanço significativo. A história de sua invenção é assim descrita pelos contemporâneos. Em 1794-1795, Maudsley, ainda jovem, mas já muito experiente mecânico, trabalhou na oficina do famoso inventor Brama. Os principais produtos da oficina foram vasos sanitários e fechaduras inventados pela Brahma. A demanda por eles era muito grande, e era difícil fazê-los manualmente. Brahma e Maudsley se depararam com a tarefa de aumentar o número de peças produzidas em máquinas-ferramentas. No entanto, o antigo torno era inconveniente para isso. Começando a trabalhar em sua melhoria, Maudsley em 1794 forneceu-lhe um compasso de calibre cruzado. A parte inferior da pinça (trenó) era montada no mesmo quadro com o cabeçote móvel da máquina e podia deslizar ao longo de sua guia. Em qualquer um de seus lugares, a pinça pode ser firmemente fixada com um parafuso. No slide inferior estavam os superiores, dispostos de forma semelhante. Com a ajuda deles, o cortador, fixado com um parafuso em uma ranhura na extremidade de uma barra de aço, podia se mover no sentido transversal. A movimentação do paquímetro nas direções longitudinal e transversal ocorreu com o auxílio de dois parafusos de avanço. Aproximando a fresa com o auxílio de um paquímetro da peça de trabalho, fixando-a rigidamente em uma corrediça transversal e, em seguida, movendo-a ao longo da superfície a ser usinada, foi possível cortar o excesso de metal com grande precisão. Neste caso, o paquímetro serviu como a mão do trabalhador segurando o cortador. No projeto descrito, de fato, ainda não havia nada de novo, mas era um passo necessário para novas melhorias. Deixando a Brahma logo após sua invenção, Maudsley fundou sua própria oficina e em 1798 criou um torno mais avançado. Esta máquina tornou-se um marco importante no desenvolvimento da indústria de máquinas-ferramenta, pois permitiu pela primeira vez cortar automaticamente parafusos de qualquer comprimento e qualquer passo. Como já mencionado, o ponto fraco do antigo torno era que ele só conseguia cortar parafusos curtos. Não poderia ser de outra forma - afinal, não havia apoio, a mão do trabalhador tinha que ficar imóvel, e a própria peça se movia junto com o fuso. Na máquina Maudsley, a peça permanecia imóvel e o paquímetro com o cortador fixado nele se movia. A fim de fazer a pinça se mover na corrediça inferior ao longo da máquina, Maudsley conectou o fuso do cabeçote ao parafuso de avanço da pinça usando duas engrenagens. Um parafuso giratório foi aparafusado em uma porca, que puxou o trenó do calibrador junto com ele e os fez deslizar ao longo da cama. Como o fuso girava na mesma velocidade que o fuso, a peça de trabalho era rosqueada com o mesmo passo daquele parafuso. Para cortar parafusos com passos diferentes, a máquina tinha um fornecimento de parafusos de avanço. O corte automático do parafuso na máquina foi o seguinte. A peça de trabalho foi fixada e torneada nas dimensões necessárias, não incluindo o avanço mecânico do paquímetro. Em seguida, o fuso foi conectado ao fuso e o corte helicoidal foi realizado em várias passagens da fresa. O retorno do paquímetro a cada vez era feito manualmente após desligar o alimentador autopropelido. Assim, o parafuso de avanço e o paquímetro substituíram completamente a mão do trabalhador. Além disso, eles possibilitaram o corte de roscas com muito mais precisão e rapidez do que nas máquinas anteriores. Em 1800, Maudsley fez uma melhoria notável em sua máquina - em vez de um conjunto de parafusos de avanço intercambiáveis, ele usou um conjunto de engrenagens intercambiáveis que conectavam o fuso e o parafuso de avanço (havia 28 deles com um número de dentes de 15 a 50). Agora era possível obter várias roscas com vários passos com um único fuso. De fato, se fosse necessário, por exemplo, obter um parafuso cujo curso fosse n vezes menor que o do fuso, era necessário fazer a peça girar a uma velocidade tal que ela realizasse n rotações enquanto o fuso realizava apenas uma revolução. Como o fuso recebia sua rotação do fuso, isso era facilmente conseguido inserindo uma ou mais rodas dentadas entre o fuso e o fuso. Conhecendo o número de dentes em cada roda, não foi difícil obter a velocidade necessária. Alterando a combinação de rodas, foi possível obter efeitos diferentes, por exemplo, cortar a linha direita em vez da esquerda.
Em sua máquina, Maudsley esculpia fios com uma precisão e exatidão tão surpreendentes que para seus contemporâneos parecia quase um milagre. Ele, em particular, cortou o parafuso e a porca de ajuste de um instrumento astronômico, que por muito tempo foi considerado uma obra-prima de precisão insuperável. O parafuso tinha um metro e meio de comprimento e duas polegadas de diâmetro com 50 voltas para cada polegada. A escultura era tão fina que não podia ser vista a olho nu. Logo, a máquina Maudsley melhorada tornou-se difundida e serviu de modelo para muitas outras máquinas de corte de metal. Em 1817, foi criada uma plaina com paquímetro, que possibilitou o processamento rápido de superfícies planas. Em 1818, Whitney inventou a fresadora. Em 1839, apareceu um carrossel, etc. A notável conquista de Maudsley trouxe-lhe fama alta e merecida. De fato, embora Maudsley não possa ser considerado o único inventor do paquímetro, seu mérito inquestionável foi que ele surgiu com sua ideia no momento certo e a colocou na forma mais perfeita. Seu outro mérito foi que ele introduziu a ideia de um paquímetro na produção em massa e assim contribuiu para sua distribuição final. Ele foi o primeiro a estabelecer que cada parafuso de um certo diâmetro deve ter uma rosca com um certo passo. Até que as roscas dos parafusos fossem aplicadas manualmente, cada parafuso tinha suas próprias características. Para cada parafuso, foi feita sua própria porca, geralmente não adequada para nenhum outro parafuso. A introdução do corte mecanizado garantiu a uniformidade de todas as roscas. Agora, qualquer parafuso e qualquer porca do mesmo diâmetro se encaixam, independentemente de onde foram feitos. Este foi o início da padronização de peças, que foi extremamente importante para a engenharia mecânica.
Um dos alunos de Maudsley, James Nesmith, que mais tarde se tornou um inventor notável, escreveu em suas memórias de Maudsley como o pioneiro da padronização: na engenharia mecânica. Antes dele, não havia sistema na razão entre o número de voltas de parafusos de corte e seu diâmetro. Cada parafuso e porca eram adequados apenas um para o outro e não tinham nada a ver com um parafuso de tamanhos vizinhos. Portanto, todos os parafusos e suas porcas correspondentes receberam marcações especiais, indicando que pertenciam um ao outro. Qualquer confusão deles levou a dificuldades e gastos sem fim, ineficiência e confusão - parte do parque de máquinas tinha que ser constantemente usada para reparos. e custos que causou uma situação semelhante, e só ele avaliará corretamente o grande mérito prestado por Maudsley à engenharia mecânica. Autor: Ryzhov K.V.
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