機(jī)床作為一種生產(chǎn)機(jī)器的機(jī)器,被譽(yù)為工業(yè)現(xiàn)代化的基石,但是工業(yè)感十足的機(jī)床并不是在工業(yè)革命之后才出現(xiàn)的。早在2000多年前就有木工利用樹枝的彈性和繩索的轉(zhuǎn)力制作簡(jiǎn)單機(jī)械切削工件,15世紀(jì)的歐洲出現(xiàn)了制造鐘表和武器用的螺紋車床和齒輪加工機(jī)床以及水力驅(qū)動(dòng)的炮筒鏜床,明代的《天工開物》中也記載了剖切玉石用的磨床。但即使到了珍妮紡紗機(jī)和蒸汽機(jī)出現(xiàn)的18世紀(jì),機(jī)器仍然是通過手工作坊式的方法以人力制作的,和現(xiàn)代意義上的機(jī)械化生產(chǎn)相比有著不小差距。直到1797年,亨利莫茲利制造出了精密機(jī)床,從而在精密零件的加工方面邁出了決定性的一步,正式開啟了機(jī)器生產(chǎn)機(jī)器的時(shí)代。
1771年8月22日,亨利莫茲利(Henry Maudslay,1771-1831)生于英國沃爾里奇的一個(gè)軍人家庭,父親因傷退伍后成為了伍爾維奇皇家兵工廠(當(dāng)時(shí)在肯特郡)的一名“技師”。莫茲利小時(shí)候沒有受過正規(guī)教育,12歲開始就子承父業(yè)進(jìn)入兵工廠負(fù)責(zé)火藥裝彈工作,14歲時(shí)轉(zhuǎn)行去木匠身邊做學(xué)徒。由于本人對(duì)機(jī)械的興趣和熱愛,最終在15歲的莫茲利說服雙親前往鐵匠鋪成為了一名學(xué)徒工。在鐵匠鋪工作期間,莫茲利熟練掌握了作為機(jī)械工的基本技術(shù)的幾種手工技術(shù),其中,他使用銼的本領(lǐng)最高,數(shù)年的鐵匠工作讓他學(xué)到了優(yōu)秀的手藝并積累了良好的聲譽(yù)。在當(dāng)時(shí),鎖匠和鐘表匠都是社會(huì)上的熱門職業(yè)。因?yàn)殡S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(shí)的很多人都用上了過去只有上層社會(huì)人物才能擁有的鐘表等物品。因此,剛過18世紀(jì),在歐洲各地就出現(xiàn)了很多鎖匠、鐘表匠。在英國,安全鎖制造業(yè)者約瑟夫·布拉馬當(dāng)屬行業(yè)行業(yè)翹楚。因?yàn)椴祭R是機(jī)械制造技術(shù)的權(quán)威人士,因此他的工廠成了每個(gè)想當(dāng)一名真正機(jī)械工的人向往的地方。這對(duì)機(jī)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,18歲莫茲利就向布拉馬提出了自己的申請(qǐng)。布拉馬讓莫茲利干了幾樣活,進(jìn)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(xiàng)目,決定錄用莫茲利。在布拉瑪?shù)墓S中,莫茲利表現(xiàn)出了自己的才華,一年后,這位十九歲的年輕人被任命為布拉馬工作室的經(jīng)理。
在制鎖時(shí),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(shí),他也考慮到了必須借助機(jī)械,方能進(jìn)行大批量生產(chǎn)。但當(dāng)時(shí)的車床由于沒有進(jìn)給箱這一重要部件,無法滿足鎖廠生產(chǎn)的需求,于是莫茲利開始著手對(duì)已有的機(jī)床進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)莫茲利開始為布拉馬工作時(shí),典型的車床是通過踏板進(jìn)行加工的,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(dòng)。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(jìn)了車床。他把腳踏板和彈簧擺改換為一個(gè)輪子,輪子通過傳動(dòng)軸由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)。
莫茲利最主要的改進(jìn)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(dòng)。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(dòng)。更重要的是有了刀架可以大大提高加工的精密度,不會(huì)因?yàn)檐嚬さ臒o意動(dòng)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(gè)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(jī)床了。有了車床就可以向機(jī)構(gòu)制造業(yè)提供迫切需要的精密零件了。在布拉馬工廠中,莫茲利還協(xié)助布拉瑪解決了液壓機(jī)密封問題。1797 年,在為布拉瑪工作了八年之后,26歲的莫茲利由于薪金問題辭職創(chuàng)業(yè),成立了自己的第一家工廠。莫茲利的工廠憑借優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量,在顧客中的信譽(yù)極高,采購訂貨接踵而來,由于他技藝高強(qiáng),小廠很快興旺起來,到 1810 年,莫茲利雇傭了 80 名工人,他的工作室空間不足,因此搬到了蘭貝斯威斯敏斯特橋路的更大廠房。莫茲利還招募了一位有前途的年輕海軍部繪圖員約書亞?菲爾德(Joshua Field),事實(shí)證明他非常有才華,莫茲利邀請(qǐng)他成為合伙人,成立了莫茲利·菲爾德商會(huì),一下子發(fā)展成為機(jī)床生產(chǎn)廠家。莫茲利十分注意發(fā)明,他新設(shè)計(jì)了鍋爐鋼板的打刻機(jī)等,使過去的手工打刻加工改用機(jī)械進(jìn)行。為了提高生產(chǎn)效率,尤其想提高加工質(zhì)量,莫茲利對(duì)機(jī)床進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)并于 1800 年開發(fā)出第一臺(tái)工業(yè)實(shí)用型螺紋切削車床,通過他自己發(fā)明的進(jìn)給箱和安裝在車床上的絲杠相嚙合而自動(dòng)進(jìn)給,與過去的螺紋加工機(jī)床相比,可以加工出十分精確的螺紋。用幾個(gè)齒輪把主軸與絲桿連接起來,機(jī)器起動(dòng)后,齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了絲桿轉(zhuǎn)動(dòng),只更換大小不同的齒輪,便可改變絲桿的轉(zhuǎn)速,這樣就能自動(dòng)加工出不同螺距的螺絲。莫茲利的這一發(fā)明,由其弟子克萊梅特、惠特尼制作并組裝完成。
莫茲利在1791年結(jié)婚,育有一女四子:長子托馬斯·亨利 (Thomas Henry) 和最小的約瑟夫 (Joseph),隨后加入父親經(jīng)商。第二個(gè)威廉成為一名土木工程師,也是土木工程師學(xué)會(huì)的創(chuàng)始人之一。
莫茲利在生命即將結(jié)束時(shí)對(duì)天文學(xué)產(chǎn)生了興趣,并開始建造一架望遠(yuǎn)鏡。他打算在諾伍德買一棟房子并在那里建造一個(gè)私人天文臺(tái),但他在計(jì)劃實(shí)現(xiàn)之前就去世了。 1831 年 1 月,他在拜訪一位法國朋友后橫渡英吉利海峽時(shí)感到感冒。他病了四個(gè)星期,并于 1831 年 2 月 14去世。他被埋葬在圣瑪麗·瑪格達(dá)倫·伍爾維奇 (St Mary Magdalen Woolwich)教堂墓地;他設(shè)計(jì)了位于圣母教堂的紀(jì)念館。莫茲萊以其機(jī)床技術(shù)為工業(yè)革命奠定了重要基礎(chǔ)。他最有影響力的發(fā)明是螺紋切削車床。該機(jī)器實(shí)現(xiàn)了螺釘?shù)囊恢滦圆⒃试S使用可互換零件(大規(guī)模生產(chǎn)的先決條件),是工業(yè)革命所必需的革命性發(fā)展。
他的工作室培養(yǎng)了許多杰出的工程師,包括理查德·羅伯茨、大衛(wèi)·納皮爾、約瑟夫·克萊門特、約瑟夫·惠特沃斯爵士、詹姆斯·納斯米思(蒸汽錘的發(fā)明者)、約書亞·菲爾德。當(dāng)機(jī)械工程處于起步階段時(shí),莫茲利在機(jī)械工程的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用,但他在開發(fā)用于世界各地工程車間的機(jī)床方面尤其具有開拓性。
由于莫茲利在車床的研制方面對(duì)人類做出了巨大的貢獻(xiàn),因此,不僅車床,其它機(jī)床也能夠制造得很精確了。進(jìn)入19世紀(jì)以后,機(jī)床工業(yè)迅猛地發(fā)展起來,從而也推動(dòng)了機(jī)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(xiàn),他被后人稱為“車床之父”或“機(jī)床之父”。