"О станках и калибрах" - читать интересную книгу автора (Перля Зигмунд Наумович)

Глава I. ПЕРВЫЙ ПЕРЕВОРОТ

Лук и гибкая жердь

С незапамятных времен, когда люди располагала только каменными инструментами, возникла необходимость в просверливании отверстий в камне для насаживания топора или молотка на рукоятку. Первобытный человек изобрел для этой цели свой «станок». В те времена существовало устройство, которое можно назвать древнейшим «предком» современного станка. Тетива обыкновенного лука обвивалась спиральным кольцом вокруг заостренного стержня, вырезанного из дерева очень крепкой породы. Острие стержня устанавливалось в выбитую в камне выемку, куда подсыпался мелкий песок. Стержень-сверло удерживался на месте и прижимался к обрабатываемому камню с помощью деревянного устройства. Человеку приходилось выполнять роль двигателя и приводить в движение лук. Деревянное сверло вращалось и заставляло твердые частицы песка совершать шлифовальную работу. Выемка углублялась и, наконец, превращалась в отверстие.

С течением времени потребность в обработке материалов возрастала и была уже довольно острой в древние века. В странах древнего Востока — в Греции и Риме — уже существовали приспособления для обработки дерева и гончарных изделий.

К этому же времени относятся попытки создать первые механические приспособления для обработки металла, {3} которая полностью выполнялась вручную. Для обработки внешней цилиндрической поверхности изделия приходилось укреплять заготовку между двумя бабками и, вращая ее, постепенно перемещать инструмент к очередным участкам поверхности.

Древнеримский ученый Плиний утверждал, что еще за четыреста лет до нашей эры известный в то время художник, архитектор и механик Феодор, живший на острове Самосе (Эгейское море), изобрел первое приспособление для механического вращения обрабатываемого изделия (по своему устройству оно представляло грубое подобие переносных станочков с ножным педальным приводом, которое и в наши дни иногда применяется для точки ножей). Утверждение Плиния нельзя считать достоверным. Возможно, что вовсе не Феодором и не на Самосе было изобретено это приспособление. Но до нашего времени сохранились предметы древнегреческого происхождения с изображением таких устройств. Поэтому следует считать, что уже в те отдаленные времена возросший спрос на изделия из металла вызвал потребность в увеличении производительности и улучшении качества металлообработки, и в этой области произошло очень важное изменение — переход к механическому вращению обрабатываемого изделия.

Изобретение, которое Плиний приписывает Феодору, резко подняло производительность труда в обработке металла и настолько удовлетворило небольшие потребности того времени и последующих веков, что без каких-либо решающих изменений просуществовало больше двух тысяч лет.

Но попрежнему нужно было высокое мастерство для изготовления изделий со сложными очертаниями и точными размерами, хотя оно, это мастерство, уже могло быть не столь изощренным, не столь тонким — оно стало доступным для более широкого круга умелых людей.

Почему же так медленно улучшалась техника обработки материалов в те отдаленные времена?

В древние и в средние века пути сообщения между странами и между населенными пунктами внутри стран были плохими. Трудно было доставлять изделия, изготовленные в каком-либо городе или стране, в другие города и страны. Поэтому отдельные ремесленники рассчитывали свое производство лишь на местный, очень {4} ограниченный спрос. В древние века в распоряжении ремесленников-хозяев была бесплатная рабочая сила — рабы, которых можно было заставить работать неограниченное время, изнурять самым непосильным физическим трудом. За счет рабского труда рабовладельцам удавалось удовлетворять ограниченный спрос на продукцию производства. Значит, с их точки зрения, не было нужды в каких-либо особых улучшениях техники этого производства. А рабы-рабочие тоже не были заинтересованы в том, чтобы улучшать технику, вносить в нее усовершенствования — ведь они были собственностью, рабочим скотом своего владельца. Их тяжкий труд был подневольным и бесплатным; внесенные ими улучшения в технику также принадлежали их господину и нисколько не улучшали их положения. Если на каком-нибудь участке благодаря техническому новшеству работа становилась легче и отнимала меньше времени, то рабовладелец использовал своих рабов на другой тяжелой работе. Поэтому при рабском, подневольном труде техника и не могла совершенствоваться, даже если бы увеличился спрос на различные изделия.

В средние века положение мало изменилось. Вне городов царило почти такое же рабство, как и в древние века. Крестьяне по сути дела были собственностью владетелей-феодалов, их труд также был подневольным, рабским. Пользуясь таким трудом, феодалы обеспечивали свои потребности без внесения каких-либо серьезных, решающих изменений в технику орудий труда. Только в городах образовалась небольшая прослойка свободных ремесленников, которые по характеру своего ремесла объединялись в союзы — «цехи». Каждый мастер-ремесленник владел небольшой мастерской, в которой работали один-два подмастерья (будущие мастера) и один-два ученика. Производство было рассчитано главным образом на потребности жителей города и ближайших окрестностей. Не было нужды в особом расширении производства. Значит, не возникало и потребностей в резком улучшении техники для увеличения производительности мастерской.

Все же, хотя и медленно, расширялся торговый обмен и развивались средства сообщения между городами и странами Европы. Так же медленно улучшалась и техника обработки материалов. {5}

В средние века человек научился обрабатывать поверхности цилиндрических изделий (ступицы колес). Такая обработка осуществлялась с помощью примитивного устройства, которое также следует отнести к предшественникам современного токарного станка.

Под потолком мастерской укрепляли гибкую пружинящую деревянную жердь. На конец жерди привязывали веревку, спускали ее вниз и обвивали один раз вокруг валика. Нижний конец веревки крепили к деревянной доске — педали. Когда рабочий нажимал ногой на педаль, веревка вращала валик с изделием по направлению к рабочему и оттягивала жердь книзу. Но жердь пружинила, сопротивлялась оттягиванию и, как только рабочий отпускал педаль, тянула веревку кверху и вращала изделие в обратную сторону.

Рабочий держал режущий инструмент в руках. Когда изделие вращалось в сторону рабочего, инструмент врезался в материал и снимал стружку. При обратном вращении инструмент не работал.

По сути дела этот «станок» почти не отличался от первобытного устройства для сверления дыр в камне. Вся рационализация на протяжении многих столетий свелась к замене лука гибкой жердью с веревкой, а вращение осуществлялось не рукой, а ногой. Но и для рук оставалось достаточно работы.

Чтобы удерживать инструмент в одном положении и соблюдать хоть какую-нибудь точность обработки, токарю приходилось затрачивать огромные усилия. Обрабатывая всю поверхность изделия, он постепенно и равномерно перемещал резец, опирая его на особое приспособление — «подручник». На это также тратилось немало сил.

Такие станки, с очень малыми скоростями вращения, позволили обрабатывать только мягкие материалы — дерево или гончарные изделия. Изделия же из металла получались грубые, не точные по размерам, обработка шла медленно. Поэтому в те времена металл обрабатывался чаще всего кузнечным молотом, реже — зубилом.

^{*  *  *}

Завоевание и ограбление колоний в XV и XVI столетиях послужили началом образования крупных капиталов в Европе. А вывоз промышленных изделий в колонии {6} способствовал расширению производства, развитию первых капиталистических предприятий — «мануфактур». В современной обиходной речи это слово служит общим названием изделий текстильной промышленности. Но в XVI—XVIII столетиях это слово имело другое значение. Мануфактурами назывались крупные по тому времени капиталистические предприятия, основанные главным образом на ручном труде: торговец-скупщик собирал в одном производственном помещении ремесленников, которым он раньше давал работу на дом. Такое предприятие было первой формой промышленного капитализма, но оно еще не было ни заводом, ни фабрикой — ведь труд ремесленников на мануфактуре все же оставался преимущественно ручным.

Уже к началу XVI столетия возросший спрос на изделия промышленности привел к увеличению числа и к некоторому техническому усовершенствованию мануфактур. Улучшалась и техника обработки металла. Появлялись новые средства для вращения обрабатываемых изделий. Веревку с педалью заменило отдельно установленное маховое колесо, которое приводилось в движение руками человека. От этого колеса вращение передавалось на валик станка с помощью ремня. Такие станки для обработки дерева были известны уже в XVI веке.

Колесо очень долго оставалось средством вращения вала станка. Менялись только источники энергии, приводившие колесо в движение. Энергия человека была заменена работой лошади. Шагом вперед было изобретение «ступального» колеса. На окружности такого колеса располагались ступени. Лошадь — «двигатель» — переступала по этим ступеням и заставляли колесо вращаться. От вала колеса вращался вал станка с закрепленным на нем изделием. На смену ступальному колесу пришло водяное колесо. Оно вращалось от давления на лопасти колеса падающей струи воды. Скорость вращения стала достаточной для обработки металлических изделий.

К XVII столетию относится появление устройств для обработки внутренней поверхности орудийных стволов. Огромная штанга со сверлильным инструментом являлась продолжением оси колеса и вращалась вместе о ним. Приспособление в виде системы блоков с веревками {7} заставляло обрабатываемый ствол «наползать» на сверлильный инструмент, который и растачивал внутреннюю поверхность канала орудия. Такое устройство вовсе не обеспечивало точности, — оно, в сущности, и не являлось станком.

При обработке наружных цилиндрических поверхностей резец попрежнему продолжал оставаться в руках рабочего. Поэтому токарная обработка металла не улучшалась, а была такой же грубой и неточной. Для плоских и фасонных поверхностей, для расточки отверстий в металлических изделиях никаких станков не существовало вовсе.