如何制造越来越精确的机器?


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制作极其精确的机器似乎是鸡和蛋的问题。如果你还没有,如何制作一个?

例如,第一个怎么样 索引头 没有分度头制作分度盘?第一台车床是如何在没有车床的情况下制造主轴的?这是一个迭代过程,你从手工制作的东西开始,每台机器可以比上一个稍微好一点吗?我想 几何结构 是一些原始机器的准确性的来源。但是,如何从那里获得精确的车床或千分尺所需的精密螺钉?


它实际上就像物理和数学定律的迭代利用一样简单。当然,随着你越来越准确,设计这样做的方法变得越来越难 - 我希望在现有技术的背景下看到解决这些挑战的答案。
Air

一般来说,在准确性和努力之间存在权衡。低质量的工具+努力工作=高质量的工具。
Mark

Answers:


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在制造极其精确的机器之前,它们首先具有非常精确的测量装置。

我将以“第一台车床”为例。车床的床需要非常平坦,因为机器的其余部分可以用它校准。可以这样做的一种方法是将非直床放在更平坦的平板上,并刮掉床身上的高点,直到它们完美相遇。

平面板必须来自某个地方,从我记得它们通过采取至少3个有点平板并相互研磨它们来实现。最终所有的盘子都会变得非常扁平。

通过足够平坦的表面,您可以制作非常直的测量仪器,将其与简单的表面规格配对,您就可以开始生产具有极其平行表面的物品。在板上滚动一个圆棒可以检查它是多么直,表面应变计可以检测到锥度。

现在使用直圆杆,您可以使用它将旋转轴与车床床对齐,从而创建第一台基本车床。

精确的车床轴承可能是用巴氏合金轴承完成的,在这种情况下,您可以将旋转轴/零件固定到位,然后从钢筋周围的熔融导线上铸造轴承,然后强行扭转钢筋,形成几乎零间隙的轴承。如果正确完成则相当准确,并且它可以处理在车床头部和旋转轴上钻出的孔的轻微错位。


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这是费曼在他的着名论文中大声说出的一个实际的思考过程 底部有足够的空间 ,1959年。

这是相关部分:

一百个小手

当我以四分之一的比例制作我的第一套奴隶“手”时,我将制作十套。我制作了十套“手”,然后将它们连接到我原来的杠杆上,这样它们就可以同时并行地完成相同的操作。现在,当我再次将我的新设备制作成四分之一时,我让每个设备制作十个副本,这样我就可以在1/16尺寸上拥有一百个“手”。

我要把我将拥有的万辆车床放在哪里?为什么,没有任何东西;体积远小于一台全尺寸车床。例如,如果我制造十亿个小车床,每个普通车床的1/4000,那么就有大量的材料和空间可供使用,因为在十亿个小车床中,一个大车床的材料不到2% 。

你知道,它不会花费任何材料。所以我想建立十亿个小工厂,彼此的模型,同时制造,钻孔,冲压件等。

整篇论文完全值得消化,因为它写了几个潜在的制造过程,即:

  • 蒸发小型化
  • 重新排列原子

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有关从头开始构建精确机床的详细信息,请阅读优秀而详细的“机械精度基础” 作者Wayne R. Moore。这是一本旧书,如果您使用自己喜欢的网络搜索引擎,那里有很多副本。

提高精度的基本原则是研磨和比较表面。

从记忆中,摩尔的一些关键步骤是:

  • 将3个表面板相互平坦研磨以形成主表面板
  • 从主平台复制直边
  • 无心磨削制造第一个气缸
  • 圆柱形研磨以精炼圆柱体
  • 从粗糙的初始螺钉上研磨精确的螺纹

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由于今天许多现代工具都是使用(早期版本的)“相同”工具制作的,“第一个如何制作?”可以看作是一种 鸡肉和鸡蛋的问题

从“从废料中建造自己的金属加工车间”一书中描述了一种从相对粗糙和粗糙的工具引导精确机器的方法 大卫J.金格里 , 的一部分 建立自己的金属加工车间系列

有关: Gingery机器 摩根德默斯车床项目 建立自己的(金属加工)车床 。更为疏远的相关: 自我组装


哦,有趣。我在YouTube上看到了对“Gingery车床”的引用,但没有解释“Gingery”是谁或者是什么。
Kevin Krumwiede
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