“車床之父”——莫茲利

亨利·莫茲利

車床是人類發(fā)明的專門用于加工圓形工件與產(chǎn)品的機械，是一類主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進行車削加工的機床。

無論是哈格里夫斯發(fā)明的珍妮紡紗機，還是瓦特發(fā)明的蒸汽機，都推動了18世紀工業(yè)革命的迅猛發(fā)展?？墒?，這些天才的發(fā)明家們所制造出來的第一批紡紗機、蒸汽機等卻是在手工作坊里一臺一臺地“誕生”的，而不是“批量生產(chǎn)”。因此，產(chǎn)量低，并且成本高昂。此外，顧客們常常對機械零件缺乏必要的精度深感不滿。絲杠和螺母互相碰擊，齒輪不能完全嚙合，從活塞和汽缸壁間會冒出蒸汽來。出現(xiàn)這些問題并不奇怪，因為杠桿、軸、齒輪等零件都是在鐵匠鋪和機械作坊單個制造的。雖然制造這些零件已有專用工具，但是操作這些工具需要相當(dāng)熟練的技能，要有多年的經(jīng)驗，并且要付出很多的體力勞動。

要想大量地生產(chǎn)機器，就必須要有精密度很高的零件。例如，制造蒸汽機的工人常常抱怨說，不知要花多少工夫才能使活塞與汽缸配合好，既能活動自如，又無太大間隙。那么怎樣改變這種情況呢？要想投資少和精密度高地生產(chǎn)任意大小的機械零件，然后又把這些零件裝配成價廉物美和性能良好的機器，只有一條出路，就是利用機械生產(chǎn)機器。

要用機械生產(chǎn)機器，必須具備三個條件：技術(shù)工人具備制造機床的淵博知識、技能和經(jīng)驗；驅(qū)動機器的動力不僅要代替而且應(yīng)能超過工人的體力；材料應(yīng)能承受金屬在加工時所產(chǎn)生的應(yīng)力。這些條件在18世紀末基本上都具備了。

就說第一個條件吧。英國人亨利·莫茲利制造出了精密機床，從而在精密零件的加工方面邁出了決定性的一步。

1771年8月22日，莫茲利出生于英國的沃爾里奇。12歲時，他進入制造兵器的工廠勞動，在該工廠干了兩年多制造炮彈的活兒。到14歲，莫茲利到一個細工木匠那兒去當(dāng)徒弟。15歲時，他又到了離家不遠的一家鐵匠鋪里當(dāng)了一名徒工。莫茲利天生聰穎，極愛擺弄機械小玩藝兒。因此，他到了鐵匠鋪里，就有機會接觸機械零件。在這里，他拼命地干機械活，并很快成了一名得力的助手。

在當(dāng)時，鎖匠和鐘表匠都是社會上的熱門職業(yè)。因為隨著人們的生活水平的不斷提高，家庭和工廠為了防盜，不得不上鎖；當(dāng)時的很多人都用上了過去只有上層社會人物才能擁有的鐘表等物品。因此，剛過18世紀，在歐洲各地就出現(xiàn)了很多鎖匠、鐘表匠。在英國，當(dāng)時比較有名的是安全鎖制造業(yè)者約瑟夫·布拉馬開辦的鎖廠。因為布拉馬是機械制造技術(shù)的權(quán)威人士，因此他的工廠成了每個想當(dāng)一名真正機械工的人向往的地方。這對機械活兒本來就很好的莫茲利當(dāng)然是具有很大的吸引力的。這樣，莫茲利就向布拉馬提出了自己的申請。布拉馬讓莫茲利干了幾樣活，進行考核。布拉馬看到莫茲利出色地完成了自己提出的各種技術(shù)考核項目，決定錄用莫茲利。

在制鎖廠一干就是8年。因為莫茲利喜歡搞機械，所以，工作非常積極，各種技術(shù)很快都達到了較高的水平。他被譽為布拉馬工廠里最有才能的機械工，不久就當(dāng)了總工長。在制鎖時，莫茲利就注意到這樣的問題，即：為了滿足需要量，如果再采用手工制鎖方式的話，其產(chǎn)量就滿足不了需要。同時，他也考慮到了必須借助機械，方能進行大批量生產(chǎn)。因此，他日日夜夜致力于改進過去已有的機床。比如：要把鎖軸精確地鏇成圓柱形，過去的方法是依靠工人的熟練技能來完成的。幾百年來他們所用的輔助工具都是腳踏車床和手中的車刀。工件夾緊后，由一根繩子牽著轉(zhuǎn)動。繩子的一端系在彈簧擺上，另一端綁在腳踏板上，車刀靠手勁壓在工件上。這種方法用于車削還可以，用于金屬加工則根本不行，由于旋轉(zhuǎn)方向不斷變換，使手持刀具難以做到精密、穩(wěn)定的加工。因此，莫茲利改進了車床。他把腳踏板和彈簧擺改換為一個輪子，輪子通過傳動軸由蒸汽機驅(qū)動。

腳踏車床

莫茲利最主要的改進還是刀架。刀具不再拿在工人手中，而是固定在刀架上。刀具用兩根絲杠送向工件，還可以跟工作的旋轉(zhuǎn)軸平行移動。車工只需操作手柄。有了刀架使車工省去了為按壓和操縱刀具付出艱苦的體力勞動。更重要的是有了刀架可以大大提高加工的精密度，不會因為車工的無意動作或肌肉收縮而產(chǎn)生顫抖和沖擊。在此以前要加工平滑如鏡、沒有坑坑洼洼的表面很少獲得成功，而現(xiàn)在，每個車工都能做到。需要熟練操作技能的腳踏旋床終于演變成車削機床了。有了車床就可以向機構(gòu)制造業(yè)提供迫切需要的精密零件了。

莫茲利在布拉馬工廠干到第八個年頭時，為了養(yǎng)家糊口，他向布拉馬提出要求增加工資，但是，遭到了拒絕，他只得辭職。1797年莫茲利自己創(chuàng)建了一家工廠。工廠里顧客盈門，因為他的車床名不虛傳。莫茲利在他的工廠里不斷進行新的發(fā)明。他對自己研制的車床不斷進行改進，這使得刀架在工件的軸向方向的改進實行了機械化。在機床的床身中有一旋轉(zhuǎn)的絲杠與驅(qū)動輪聯(lián)接，絲杠可使刀架非常均勻地沿著工作的軸向移動。

莫茲利1797車床

1810年，莫茲利的工廠遷移到蘭帕森，并進行了擴建。同時，吸收了一個共同的投資者，成立了莫茲利·菲爾德商會，一下子發(fā)展成為機床生產(chǎn)廠家。莫茲利不但拓展自己的廠家，而且十分注意發(fā)明創(chuàng)造。他新設(shè)計了鍋爐鋼板的打刻機等，使過去的手工打刻加工改用機械進行。莫茲利更重要的改進則是他的車床能加工螺紋。

早在1800年左右，莫茲利就造出了小型的切削螺紋的車來，用車床切削好的幾根螺栓再用銼刀仔細地加工，把其中最精確的作為車床的絲杠，來制造新的車床。這樣反復(fù)若干次，終于造出了長度2米左右的非常精確的黃銅螺栓。由于偏差在1．6毫米以下，所以精確度比當(dāng)時最精確的鏜床還要高。那時，莫茲利的朋友巴頓為制作微型儀表也在研制螺栓。莫茲利決定去和他比較一下誰的螺栓更精確。然而，比較之后發(fā)現(xiàn)莫茲利做的螺栓還有很多缺點。盡管尺寸準確。但螺栓的角度既不規(guī)則又有微小的彎曲。然而，莫茲利不甘落后，又耐心地、一遍遍地改革，終于成功地制造出精密的絲杠。1810年左右，莫利茲終于制造出了杰出的車床。然而，他并不以此為滿足。直到1831年他去世之前，一直在對車床進行改革。為了這項研究，他幾乎花光了制造蒸汽機汽缸等掙得的所有的錢。

1830年，莫茲利遠程到法國去看望患重病的一位朋友，在歸途中他患了惡性感冒，回到蘭帕斯作了短期療養(yǎng)。然而，也許是由于這次感冒的緣故吧，1831年2月14日，59歲的莫茲利離開了人間。

由于莫茲利在車床的研制方面對人類做出了巨大的貢獻，因此，不僅車床，其它機床也能夠制造得很精確了。進入19世紀以后，機床工業(yè)迅猛地發(fā)展起來，從而也推動了機器制造業(yè)和批量生產(chǎn)的發(fā)展。由于莫茲利的重大貢獻，他被后人稱為“車床之父”或“機床之父”。