En mi mundo victoriano tardío, el mecanismo de relojería de alta precisión está muy disponible, pero tengo problemas para descubrir qué tan preciso podría ser su trabajo.
He investigado un poco sobre el tema, pero no puedo descubrir cómo las personas fabrican herramientas más precisas con herramientas menos precisas.
Si, por ejemplo, uno simplemente traduce grandes movimientos en pequeños movimientos mediante engranajes o palancas, existe la irregularidad de las partes mismas, y mucho menos el movimiento, que causaría defectos en el producto final si mi pensamiento es correcto.
Así es como me quedo con la pregunta: ¿ cuál es la precisión mecánica más alta que se puede lograr en un entorno victoriano tardío?
Soy consciente de que el mecanismo de relojería ya era muy preciso, pero me imagino que sería posible tener una precisión aún mayor, aunque podría haber sido poco práctico en ese momento (por ejemplo, un relojero que usa pinzas para colocar un engranaje del tamaño de una mota de polvo en un eje del ancho de un cabello, faltando y dañando todo el aparato).
EDITAR: Con precisión me refiero a la distancia más pequeña que puedo mover una herramienta de manera controlada y medible, por ejemplo, una sierra que me permite cortar una ranura x ancho e y profundo, x siendo el ancho de la sierra e y siendo la 'precisión' de la herramienta
TL; DR: es casi seguro que no puede manejar mejor que una diezmilésima de pulgada (~ 2.5 μm).
La longitud y la profundidad del corte de su sierra hipotética posiblemente podrían ser precisas en esta escala. Hacer una sierra que pueda producir un ancho de corte tan fino probablemente no sea práctico para sus victorianos, aunque solo sea por cuestiones materiales. Sin embargo, es teóricamente posible que las puntas de grabado de diamantes o rubíes estén a la altura.
Su pregunta todavía está un poco mal especificada, pero el problema general de la precisión victoriana y las tolerancias mecánicas aún deberían ser respondibles.
Anexo 1: bloques patrón , específicamente los de Carl Johannson . Aparentemente los inventó alrededor de 1896, y se le otorgó una patente sueca en 1901, unos meses después de la muerte de Victoria (simplemente saliendo a escondidas de la era victoriana propiamente dicha). Su conjunto de bloques patrón combinados incluía 49 bloques con espesores de 1,01 mm a 1,49 mm ( fuente , PDF). Estos no representan el pináculo de la precisión dimensional, pero son cosas que podrían fabricarse y venderse de manera repetible y confiable como un producto comercial práctico y popular.
Figura 2: micrómetros . Los principios mecánicos de estos habían existido durante mucho tiempo antes de que apareciera Victoria, pero los micrómetros para medir el tamaño de los objetos en lugar de los ángulos entre estrellas aparecieron alrededor de la época de su reinado o un poco antes. Henry Maudslay , quien nos dio tornos para cortar tornillos, tenía un micrómetro que podía medir hasta una diezmilésima de pulgada (~2,54 micrones). Joseph Whitworth tenía un dispositivo de capacidades similares en 1844, pero construido para que fuera un poco menos delicado y más práctico para uso general en talleres.
(También puede reconocer el nombre Whitworth del British Standard Whitworth , una especificación para roscas de tornillo. No es tan importante para el mecanizado ultrafino, pero también es importante poder fabricar piezas de alta calidad de manera repetible y las roscas Whitworth fueron parte de cómo esto se hizo en la época victoriana)
Anexo 3: Whitworth también había ideado una técnica alrededor de 1830 para hacer que las placas de superficie (un tipo particular de plano de referencia ) tuvieran una planitud de menos de una diezmilésima de pulgada. Las placas de superficie son extremadamente importantes para la producción de herramientas de alta precisión porque (entre otras cosas) le brindan una forma de crear calibres de ángulo recto de alta calidad.
Con el uso cuidadoso de estos tres elementos, debería poder realizar movimientos mecánicos muy precisos con su sierra hipotética. ¡El tema de hacer una sierra que esté a la altura de hacer cortes tan finos se deja como ejercicio para el lector!
La ciencia material victoriana simplemente no era tan buena como la nuestra. Sin nuestra sofisticada tecnología metalúrgica y cerámica, fabricar herramientas de corte resistentes a esta escala sería extremadamente difícil. El grabado de características a esta escala podría ser posible con una punta de diamante o rubí, ya que para cualquier otra cosa, el desgaste del material por el uso arruinaría su precisión muy rápidamente. Sin embargo, no puedo encontrar suficientes detalles sobre el micrograbado victoriano para decir más sobre lo que pudo o no haber sido posible en este sentido.
Para obtener más información sobre el tema en general, en lugar de la ingeniería victoriana en particular, lea The Foundations of Mechanical Accuracy (PDF, libro original impreso en los años 70).
La precisión milimétrica y posiblemente submilimétrica era posible en la fabricación normal.
En los experimentos científicos se realizaron mediciones mucho más precisas , pero eso no equivale a la fabricación y, en particular, a los procesos de fresado y mecanizado.
Estos serían mis candidatos para los procesos de fabricación de alta precisión comunes de esa época.
La máquina de reducción de Janvier
Uno de los instrumentos más precisos de los que he oído hablar (en la fabricación común, a diferencia de los experimentos científicos especiales únicos) sería un dispositivo utilizado en la fabricación de monedas (y algunos otros campos) que controla un torno de alta precisión para generar un verdadero moneda de tamaño escaneando mecánicamente una forma de diseño mucho más grande.
Aquí hay un enlace a una página sobre estos dispositivos: http://www.1881o.com/reduction.html
Esto reduciría una plantilla del tamaño de un plato de cena (quizás un plato de cena grande) al tamaño de una moneda estándar. La moneda resultante se usaría para estampar monedas. Estas máquinas se usaban a diario en la misma función hasta hace relativamente poco tiempo (y, por lo que sé, todavía pueden estar en uso en algún lugar :-)).
Permitieron que sus queridos gobiernos hicieran intrincados diseños de monedas (difíciles de falsificar por los ladrones) y dificultaron el paso de las monedas falsificadas.
Calibre Vernier/Escala
Estos son dispositivos encantadores (y todavía se usan) que existían antes de la era victoriana y permiten realizar mediciones de alta precisión (y, lo que es más importante, consistentes ) de los tamaños de los objetos. Wikipedia puede explicar más sobre ellos. Estos aparatos son a la vez amados y odiados por los ingenieros de todo el mundo, amados por su precisión y odiados porque a veces traen malas noticias :-).
El tornillo común
Por extraño que parezca, la Revolución Industrial dependió tanto de la fabricación precisa y consistente de tornillos de buen tamaño (incluidas sus roscas) como de cualquiera de los motores y dispositivos más glamorosos. Wikipedia tiene una página sobre estos dispositivos.
Depende de cómo defina precisión, y también de si le da más importancia a lo que sería una tecnología comercialmente viable para la producción en masa en la era victoriana, o cuáles serían los mejores procesos de fabricación de vanguardia disponibles para los mejores científicos y fabricantes de instrumentos de la época. Por ejemplo, ¿la mejor precisión de nuestra era estaría representada por chips de computadora o por LIGO?
En el último caso, la respuesta probablemente sería "notablemente buena precisión".
Creo que lo mejor que puedo hacer es elegir los instrumentos más avanzados de la época para que sirvan como ejemplos. Entonces:
Estos son un ejemplo clásico de máquinas que superan los límites de la precisión mecánica, y también coinciden directamente con su definición de "mover una herramienta de forma controlada y medible, por ejemplo, una sierra que me permite cortar una ranura x ancho y y profundo". A finales de la era victoriana, Henry Joseph Grayson había construido motores de regla que podían trazar rejillas con 4700 líneas por mm (es decir, paso de 212 nm; se puede suponer que cada surco tiene aproximadamente 100 nm de profundidad). Los motores de decisión anteriores también eran bastante buenos.
El experimento de Michelson-Morley se llevó a cabo en la década de 1880 y representa una de las primeras y más importantes aplicaciones del interferómetro, que todavía se encuentra entre los instrumentos de medición más sensibles que existen en la actualidad. Su interferómetro de luz blanca se construyó sobre un bloque de arenisca que flota en mercurio, lo que se compararía bien con las configuraciones en los mejores laboratorios académicos de la actualidad (por precisión, si no por seguridad). Aunque estaban buscando cambios en la longitud del camino óptico debido al viento de éter con espejos fijos, su interferómetro habría sido lo suficientemente sensible como para detectar los espejos moviéndose tan solo 2-3 nm.
Los micrómetros precisos para su uso en talleres mecánicos ya se fabricaban comúnmente en la época victoriana, pero sin duda el rey de esta categoría de instrumentos sería el comparador de Whitworth, construido en 1871 y que podía medir diferencias en las longitudes de los objetos con una precisión submicrónica.
Las piezas de escala más pequeña pueden fabricarse mediante técnicas químicas en lugar de técnicas puramente de mecanizado. Por ejemplo, el alambre de platino de aproximadamente 1,5 micras de diámetro, conocido como alambre Wollaston, se producía a principios del siglo XIX. Primero se incrusta en plata, luego se extrae y luego la plata se disuelve químicamente. Si quisiera hacer engranajes del tamaño de motas de polvo en la era victoriana, podría intentar hacerlo de esta manera. (Por cierto, el mecanismo de relojería microscópico hará que sus relojes sean más pequeños, pero probablemente no sea mejor para medir el tiempo...)
Aunque esto no está directamente relacionado con el control de movimiento, también es relevante para las habilidades de fabricación. La galvanoplastia se convirtió en una tecnología madura durante la era victoriana, y durante ese período se inventaron otras técnicas de deposición de película delgada, como la pulverización catódica al vacío. El electroformado se inventó en 1840. Estas técnicas de fabricación aditiva permiten la creación de películas extremadamente delgadas y uniformes y estructuras delicadas de paredes delgadas. Se podría hacer una capa de plata sobre un sustrato de vidrio de menos de una micra de espesor. Los objetos metálicos electroformados de paredes delgadas pueden tener decenas de micras de espesor.
Además de la longitud, otra cosa importante es la precisión de los ángulos. Por ejemplo, si tiene dientes de engranaje, qué tan espaciados están. Los victorianos habrían tenido pocas dificultades aquí. Ya en el siglo XVIII anterior a la victoria, Jesse Ramsden había construido motores de división con una precisión de un segundo de arco.
¿Cuántos ceros en su chequera y cuánto tiempo tenemos?
¿Cómo hacen las personas herramientas más precisas con herramientas menos precisas? Precisamente como dijiste: 'la gente' lo hizo a mano (a veces literalmente, puliéndolo con los dedos). "Tú" específicamente, probablemente no puedas, razón por la cual la relojería siempre ha sido una profesión respetada, y la razón por la cual la armería todavía lo es.
Todas las armas de fuego bien hechas se terminan a mano para lograr las tolerancias requeridas. Lo cual se hace arrastrando un archivo a través de la pieza y luego comparándolo con su pareja. Una y otra y otra vez, hasta que la 'lima' de grano más pequeña sea simplemente una pieza plana de un metal más duro; Número de abrasivos : +3000. Es por eso que se supone que debes verificar que todos los números de serie de las partes coincidan, porque cada una de ellas se ha personalizado para el arma específica.
Se convierte en una cuestión de cuán fino puede afilar un borde en su herramienta de corte, que está mucho más allá del límite de la destreza humana para emplearlo por completo, sin importar cuán bueno sea. Para que sea realista, buscaría las tolerancias más pequeñas jamás logradas en la producción, no lo que hubiera sido posible , porque eso está determinado por la habilidad, la destreza, el tiempo y la "cantidad de ceros" hasta que superamos el nivel microscópico. .
Y luego comienzan a surgir todo tipo de problemas, como tener un ciclo de trabajo de medio segundo, o ser susceptible a fluctuaciones incluso menores en la temperatura y la presión o la humedad, y la oxidación de materiales que comúnmente se piensa que no (el único es el oro , que es demasiado blando para fabricar piezas). Y se desgasta a sí mismo. Si tienes que empezar a preocuparte por el efecto Casimir; has ido demasiado lejos.
El control de movimiento es fácil: reducción de engranajes. Pero querer poder usarlo en la muñeca y que siga funcionando (¡ con precisión! ) por más de medio segundo (también conocido como miniaturización) es el problema, porque incluso si puedes hacerlo , eso no significa que funcionará _ _ En algún momento se vuelve lo suficientemente pequeño como para que el gobernador ya no sea confiable debido al tamaño de las moléculas de aire.
Para los relojes analógicos , en última instancia, es una cuestión de qué tan pequeño se puede hacer un volante (inventado en el siglo XIV, el avance crucial que "finalmente hizo posibles los relojes de bolsillo precisos"), hasta la década de 1960 cuando la electrónica (diapasón y movimiento de cuarzo) se volvió disponible.
TL; DR: tan pequeño y preciso como esté dispuesto a pagar y esperar, hasta el punto en que la física o la ciencia material digan que no . Si eres Gran Bretaña tratando de resolver el problema de la longitud en el mar, eso es ayer, así que aquí hay tres millones de libras para cualquiera que pueda. Eso está en dólares ajustados y fue John Harrison , inventor del cronómetro marino : "un reloj que es lo suficientemente preciso y exacto para ser usado como un patrón de tiempo portátil".
Tenga una demanda, esté dispuesto a pagar por ella, y podrá tener su pastel y comérselo también... dentro de lo razonable , según lo dictan las leyes del cosmos. Simplemente no olvide dar cuerda a su reloj y 'siempre marque un número más alto' .
L. holandés
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