今天的人们常说,当今的时代已进入信息文明的时代。严格地说,今天应该是信息文明的开始时期,机械文明的成熟时代。信息时代的来临是由于计算机的发明和应用。那么,机械文明时代又是由于什么样的发明和应用才开始的呢?机械文明时代是由于“用机器生产机器”
才真正开始的。人类早就可以用手工工具来生产机器,但真正能够用机器生产机器,还是18世纪末期的事情,因为直到那时才发明了机床。机床本身是机器,但它又可以生产出各式各样的机器来。在机床的发展史上,有一个人作了杰出贡献,他就是英国的发明家莫兹利。莫兹利因发明了车床和滑动刀具,而被称颂为人类机器时代的开拓者。
制锁工人
进入18世纪以后,在欧洲各地出现了很多锁匠和钟表匠。他们都是当时在机械制造技术方面最有本事的人,在英国也有一位机械制造技术的权威人士,名叫约瑟夫·布拉马,他是一位著名的安全锁的制造业者,他的制锁厂成了每个想成为一名真正的机械工匠的人所向往的地方。当时,有一位年青的学徒工,早就有到布拉马工厂去学技术的愿望,可就是没有机会;而且由于他的七年学徒期未满,即使有机会也去不成。这个年青人就是莫兹利。
亨利·莫兹利于1771年8月22日出生在英国的考文垂。父亲是个退伍军人。莫兹利小时候基本上没受过正规教育。12岁时就进了考文垂兵工厂做工,在该工厂制造炮弹。14岁时进入一家造船厂,跟随一个细工木匠当学徒工。但是莫兹利对学木工没什么兴趣,他平时最喜欢的是机械,尤其喜欢铁匠铺中的锻工机械,经常偷空去离他家不远的一家铁匠铺观看锻工们用汽锤加工铁制品。有时他一看就是半天,甚至忘记了回家吃饭。最使他感到奇妙的就是,一块在他看来坚硬无比的铁疙瘩,一到了锻工们的汽锤下,竟能如此顺从人意,让它呈什么形状它就会成什么形状。父母见小莫兹利如此迷恋这一行,便逐渐改变了让他当木工的想法,并在他15岁这年托人将他送进了这家铁匠铺当了一名徒工。这下可遂了他的心愿。他热心学习,拼命地干机械活,在较短的时间里便成了一名得力的助手,并练就了一身金属加工工匠所必备的全面技能。特别是他使用锉刀的本领之高,达到了整个铁匠铺没有人能与之匹敌的程度。当时铁匠铺里的老工匠们都十分喜爱这个勤奋能干的年轻人,他们曾不无夸赞地评价莫兹利说:“什么工具他都喜欢使用,即便是使用18英吋的锉刀,他也有很高明的本领。”
值得一提的是,当年莫兹利在这里制作和使用过的直角尺和卡钳,直到今天仍被人们保留着。
也许是天遂人愿,当莫兹利要想到布拉马工厂去学习技术的愿望日益强烈的时候,一个偶然的机会,使他真的如愿以偿了。
布拉马发明了一种新型锁,其防撬性能胜过以前的任何一种锁,这就是我们今天仍在普遍应用的暗锁。他在自己的铺里展出这种锁,并在旁边立块牌子,上面写着:“谁能打开这只锁,甘愿奉送二百英镑。”消息传出,世人为之轰动。一时间许多人前来试图打开这只锁,但都没有成功。布拉马的制锁手艺成了人们街谈巷议的话题,同时也引来了更多的人到他那里来定做锁。布拉马用这种奇特的方法所作的广告,获得了成功,但同时也使他简直有些应接不暇了。为此,他想雇佣一名能干的技工做他的帮手,于是便委托一位手艺人帮他物色。这位手艺人恰好与莫兹利是老相识,他早就了解莫兹利的才干,便毫不犹豫地把莫兹利推荐给了布拉马。
莫兹利当时只有18岁,尚未出徒,但由于他的天资和勤奋,实际上已是一个技术高超的工匠了。当这位朋友把莫兹利带去见布拉马时,布拉马见他还是一个稚气未退的毛孩子,且听说尚未满徒,对他能否胜任自己这里的工作感到有些不放心,因此脸上现出犹疑的神色。为了打消布拉马的疑虑,于是莫兹利便主动提出可以对他进行当场考核,如不胜任,绝不勉强。
布拉马见他态度如此坚决且充满自信,心中已有些暗暗喜欢上了面前这个小伙子。他拿出几种金工工具,让莫兹利为他加工几个零件,并说明了技术要求。莫兹利拿出工具,十分娴熟地干了起来,不一会儿,一个零件就被加工制作出来了。布拉马拿起一看,不禁感到有些惊奇,如此年轻,竟有这样的好身手!他高兴地转身对莫兹利和那位朋友说:“好了,小伙子,你如果不反对的话,明天就可以到我这里上班了。”莫兹利和他的朋友都会心地笑了。布拉马更觉兴奋,因为他正计划制作一种既精密而又价格低廉的锁,他看出面前这个年轻人身上完全具备他所要求的技术素养,一定会成为自己得力的帮手。从此,莫兹利便投身到布拉马的手下。
布拉马出身于贫苦农民的家庭,他心地善良,待人热情。在他手下工作,莫兹利不仅在技术方面,而且在精神方面,都受到师傅良好的影响;加上他本人工作积极,喜爱钻研,很快在各种技术能力方面都达到了更高的水平,被公认为布拉马工厂里最有才能的机械工。因此,在他进厂不到两年时,布拉马就提拔他当了总工长。
制锁厂里的“秘密武器”
莫兹利担任总工长后,工厂接到了一批生产安全扳手的订货。由于安全扳手的精度很高,加工时间很长,一时间很难及时满足订户的需要。为此,莫兹利开始进一步考虑如何提高整个工厂的效率问题。他认识到工具是提高效率的关键。因为即使在这座被认为是英国最高水平的工厂当中,所使用的工具都是传统的手工工具,即锤子、凿子、锉刀、锯子等等,不但生产效率低,而且加工精度很难保证。那么,如何改进它们呢?
莫兹利是一个喜欢交际的人。他185米的大个子,双眼炯炯有神,显得仪表堂堂。加上他语言幽默,性情活泼,待人接物态度亲切,且性格豪爽,无论谁和他初次打交道,都会很快地融洽起来。这些特点为他赢得了众多的至交好友。朋友多,信息灵通,也使他自己的工作受益匪浅。这次莫兹利从一位同行那里得知,有的工厂已制造出一些机械工具,用于金属加工效果很好。于是在他的提议下,布拉马工厂引进了部分机械工具来协助手工工作,结果确使生产效率和精度大大提高,从而满足了安全扳手的订货需求。
莫兹利是一个永不满足已有成功的人,他没有就此止步。从这一件事里他得到启发,使他进一步考虑,是否能制造一般的工具机来生产各种不同类型的高精度机件呢?通过进一步分析,他发现无论多么复杂的机械装置,其金属部件的各个部分都是由具有圆形、方形或圆柱形等特殊几何形状或组合形状构成的。一根真正精密的转轴应当是个完美的圆柱体,理想的螺丝则是在圆柱体表面上有一条完美的螺旋线。如果有一台工具机,能在金属上加工出真正的圆柱面或平面,并在金属部件上切削出圆孔或方孔,这样就可以快速而大量地生产高精度的机件了。本着这样的想法,莫兹利先仔细地研究了已有的机械工具。
在莫兹利之前,人们已有了几种机床的发明。瓦特制造蒸汽机时,就曾用镗床来加工汽缸。
简易的车床在古代就已发明了,如弓形车床,它是用来加工圆柱面的。床身是木制的,用来固定被加工的工件。车床是用人作动力,即把一个弓固定在人的头顶上,在弓弦中间拴上一条绳子,这条绳子绕过被加工的工件,底端固定在脚踏板上。当踏动脚踏板时,靠绳子的摩擦力带动工件往复旋转,这时人手拿着工具就可以对工件进行加工了。到了15~16世纪的时候,又开始大量使用曲轴机构。人踏动踏板,通过曲轴转动,就可以获得连续的旋转运动。
莫兹利当时所能见到的车床仍然是这种木制车床。他经过对已有的车床观察认为,现有的车床有三大缺点需要改进:一是支持工件的床身是用木头做的,容易变形,因而常使工作件在定中心和校直时受到破坏;二是用脚踏板驱动太费力,无法加工大件金属材料;三是手持刀具难以做到精密、稳定的加工,特别是要加工那些尺寸要求较严格的部件时,不经过长期训练的人是加工不出来的。当莫兹利考虑改进车床的时候,一场轰轰烈烈的工业革命正在欧洲大地展开,由瓦特发明的蒸汽机已进入实用阶段,阿克莱特等人建立的纺纱厂已经使用蒸汽作动力。莫兹利很自然地想到,可以用瓦特蒸汽机代替人力来为机床旋转提供动力。这样,第二个缺点即可得到克服。第一个缺点可用铁来代替木料,也不难解决。惟一困难的是想个什么办法能不用手来实现刀具和工件的接触呢?为此,莫兹利开始了艰苦的攻关。他按自己的设想制作了模型,开始整天埋头于构想和实验之中,简直到了废寝忘食的程度。他的行动,使布拉马大为感动,于是,也加入了莫兹利的攻关行列,帮他出主意,想办法,并允许他自主地调动工厂里的人、财、物,供研究之用。他们曾提出过很多设想来实现非人力的刀具和工件的接触,最终确定,必须用一个铁架来把刀具固定在床身上。但随之而来的问题是,如何才能实现刀架沿工件径向的进刀和轴向的移动,从而保证加工出一个完整的圆柱形表面。经过苦思冥想和反复试验,径向的进刀问题被攻克了,即在刀架上安装一个手柄,摇动手柄,带动一组螺旋机构,进而带动刀具前后移动。最后只剩下刀架的轴向移动尚未解决。一个偶然的机会,为这个问题的解决带来了转机。一天,莫兹利车床模型用的蒸汽机坏了,他为了查找病因便将蒸汽机拆开了,当他摆弄蒸汽机中可以来回移动的滑阀时,突觉眼前一亮:为什么不可以用滑动的办法来实现轴向移动呢!