Механизация труда

Стремясь к безбедному существованию, человечество доверило заботу о себе миллионам машин: они выкачивают нефть, собирают хлеб, производят другие машины. Огромная часть наших знаний и умений предназначена для эксплуатации механизмов – от кофемолки до автомобиля. Исчезни они – и современный homo sapiens окажется едва ли в лучшем положении, чем его далекие предки.

ЛУК И СТРЕЛЫ КАК ОРУДИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Пользу механизации труда люди оценили еще 7 – 8 тыс. лет назад, приспособив лук для сверления твердых кремневых топорищ: палочку с кремневым же наконечником приводили во вращение обвитой вокруг нее тетивой. Куда производительнее сплошных сверл оказались полые: обрезанную трубчатую кость набивали песком, чтобы абразив постепенно высыпался под рабочий торец, а место сверления смачивали водой – для смазки и охлаждения. Чтобы ускорить процесс, кость прижимали рукой, позже рычагом. Вслед за «дрелью» в неолите появились примитивные токарный и шлифовальный станки.

Первый состоял из двух деревянных или костяных центров, в которых заготовку вращали также с помощью лука. Суппортом древнему токарю служила собственная рука или нога, поэтому и производительность, и точность обработки по нынешним меркам оставляли желать лучшего. Впрочем, некоторым африканским племенам лучковые станки служат до сих пор. А у нас их продолжают использовать часовщики и ювелиры: производительность при малых объемах не так уж важна, а точность обеспечивается постоянным контролем размеров. К тому же обработка детали между центрами в любом случае точнее, чем в патроне – биение практически отсутствует.

Точильные камни древние вращали руками и ногами; для изобретения ручки – простейшего кривошипного механизма – понадобились тысячелетия. Первые упоминания об этом способе преобразования привычного для живых существ поступательного движения во вращательное датируют I веком (Древний Китай). В Европе появление кривошипа зафиксировано лишь в IX веке (на рисунке в Утрехтской Псалтыри (834 год) подмастерье вращает за ручку точильный круг) и только в XIII веке – у арабов. Забавно, что изобретателем кривошипного механизма с маховиком (известного примерно с XI века) считается англичанин Джеймс Пикард (James Pickard), запатентовавший это устройство в 1780 году.

Однако, судя по находкам археологов, еще в третьем тысячелетии до Рождества Христова в Древнем Египте и Междуречье существовала инструментальная база, не уступающая средневековой Европе.

«СДЕЛАНО В ЕГИПТЕ»

В Каирском музее можно увидеть множество искусных каменных сосудов станочного изготовления, обнаруженных внутри и вокруг знаменитой ступенчатой пирамиды фараона III династии Джосера (2667–2648 до Р. Х.) в Саккаре. Все они несут следы механической обработки – круговые борозды, оставленные резцом (более отчетливые у центра, где резец работал интенсивнее, и там, где изменялся угол подачи инструмента).

Судя по распилам (в том числе примерочным) на гранитных и базальтовых блоках, крупные камни древние египтяне разделывали без труда, сохраняя при этом идеальный профиль реза. Высверленные каналы от 0,63 до 45 см в диаметре во многих сооружениях также содержат следы быстрорежущего инструмента. Вопрос о том, были ли известны древним мастерам сверла с коронками из драгоценных камней (алмаза и берилла), пока остается открытым, но медными трубчатыми сверлами с абразивом (в частности, кварцем) они пользовались широко. Применялся и коловорот, причем с двумя гирями-утяжелителями. Множество сменных кремневых сверл найдено в Саккаре и в других местах. Но об истинных масштабах механизации в Древнем Египте мы можем только догадываться.

ВЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Вернемся в Европу. Как ни странно, ножной привод с кривошипом (как в швейных машинках) появился на токарных станках сравнительно поздно – лишь в начале XV века. До этого педаль использовали в паре с очепом – закрепленной на стене упругой жердью (см. рис.). Постоянная смена направления вращения и, соответственно, его неравномерность почти не мешали проточке, а о нарезании резьбы на станках тогда не задумывались. Распространившиеся в XIV–XV веках водяные колеса произвели революцию: вращение стало односторонним и появилась возможность ускорить обработку за счет увеличения подачи режущего инструмента – это позволяла мощность нового привода.

Первые попытки нарезания резьбы по копирам приходятся лишь на начало XVIII века (Нартов, Плюме), а настоящие токарно-винторезные станки появляются ближе к его концу (Рамедон, Сено, Модсли) – см. ЗР, 2004, № 11.

Энергию для небольших станков и ручного инструмента вплоть до ХХ века в основном запасали в маховиках; первой электродрели пришлось ждать до начала прошлого столетия, хотя электромотор построили еще в начале XIX века почти одновременно во многих странах (Фарадей, Якоби, Йедлик). На крупных же заводах станки приводились ременными передачами от валов, проходивших под потолком всего цеха; их вращала паровая машина или водяное колесо. Так, на заводе стиральных машин Карла Миле в начале прошлого века паровая машина мощностью 16 л.с. приводила четыре токарных и один сверлильный станок. А, к примеру, в мастерских Адмиралтейства, построенных по указу Петра I на реке Ширше (приток Северной Двины), водяное колесо диаметром 3,6 м давало энергию пиле по металлу, 14 токарным, 5 сверлильным и двум винторезным станкам, а также двум машинам для полирования металла.