14 Décembre 1798 – David Wilkinson de Rhode Island brevète une machine à écrous et boulons

Qui était David Wilkinson ? L’outil, un instrument permettant d’effectuer des modifications matérielles sur d’autres objets, par exemple en coupant, cisaillant, frappant, frottant, meulant, pressant, mesurant ou d’autres processus. Un outil à main est un petit instrument manuel traditionnellement actionné par la force musculaire de l’utilisateur, et une machine-outil est un mécanisme motorisé utilisé pour couper, façonner ou former des matériaux tels que le bois et le métal. Les outils sont les principaux moyens par lesquels les êtres humains contrôlent et manipulent leur environnement physique.Machine-outil comme Tour, Aléseuse et machines de forageTour, machine-outil qui effectue des opérations de tournage dans lesquelles la matière indésirable est retirée d’une pièce en rotation contre un outil de coupe.Le tour est l’une des machines-outils les plus anciennes et les plus importantes. Les tours à bois étaient utilisés en France dès 1569. Pendant la révolution industrielle en Angleterre, la machine a été adaptée pour la coupe du métal. La broche horizontale rotative à laquelle est fixé le dispositif de serrage est généralement motorisée à des vitesses variables. Sur un tour rapide, l’outil de coupe est supporté sur un porte-outil et manipulé à la main. Sur un tour à moteur, l’outil est serré sur une glissière transversale qui est entraînée électriquement sur des trajectoires rectilignes parallèles ou perpendiculaires à l’axe de travail. Sur un tour à visser, le mouvement de l’outil de coupe est lié avec précision à la rotation de la broche au moyen d’une vis mère qui entraîne le chariot sur lequel l’outil de coupe est monté.Le tournage intérieur est connu sous le nom d’alésage et entraîne l’agrandissement d’un trou déjà existant. Pour le tournage intérieur sur des pièces solides, les trous sont d’abord percés ; les tours à moteur sont équipés pour percer des trous coaxiaux.Aléseuse, dispositif pour produire des trous lisses et précis dans une pièce en agrandissant les trous existants avec un alésage, qui peut porter une seule pointe de coupe en acier, en carbure cémenté ou en diamant ou peut être une petite meule. Des outils à point uniques, saisis dans une tête d’alésage fixée à une broche rotative, sont déplacés circulairement contre les côtés des trous existants. Le diamètre du trou balayé par l’outil est contrôlé par le réglage de la tête d’alésage.Les fraises à meule ont un mouvement planétaire, tournant rapidement autour de leurs propres axes, qui à leur tour tournent lentement avec la tête d’alésage autour de l’axe de la broche ; le diamètre du trou est contrôlé en ajustant la distance entre l’axe de la roue et l’axe de la broche. Les broches des aléseuses peuvent tourner autour d’axes verticaux ou horizontaux.

new type cold former bolt and nut making machine pic.twitter.com/mXkiwENWMa

— 杨贺 (@GaryYoung666888) October 25, 2023

Les aléseuses utilisées dans les ateliers d’outillage ont une broche verticale et une table porte-pièce qui peuvent être déplacées horizontalement dans deux directions perpendiculaires l’une à l’autre afin que les trous puissent être espacés avec précision. Sur certaines machines, l’erreur d’espacement est inférieure à 0,002 %. Dans les usines de production de masse, les aléseuses spéciales à plusieurs broches sont courantes.Meuleuse, outil qui utilise une meule abrasive rotative pour modifier la forme ou les dimensions d’un corps dur, généralement métallique. Tous les nombreux types de rectifieuses utilisent une meule fabriquée à partir de l’un des abrasifs fabriqués, du carbure de silicium ou de l’oxyde d’aluminium. La roue est fabriquée en mélangeant des tailles sélectionnées de granulés abrasifs avec un agent de liaison (tel que de l’argile, de la résine, du caoutchouc, de la gomme laque ou du silicate de soude) et en les fusionnant par cuisson ou cuisson. Le grade (dureté) d’une meule est déterminé par le rapport entre le liant et l’abrasif. Correctement, une meule est auto-affûtée car au fur et à mesure qu’elle est travaillée, les grains ternes se détachent, exposant des grains frais et tranchants. Plus la pente est dure, plus la meule libère les grains lentement.Les formes qui peuvent être produites par meulage à la machine dépendent des formes qui peuvent être coupées avec un diamant ou un autre « dresseur » sur les côtés et le bord de la meule et de la manière dont la pièce est déplacée par rapport à la meule. Pour meuler une forme cylindrique dans une pièce à usiner, la pièce est mise en rotation lorsqu’elle est alimentée contre la meule. Pour rectifier une surface intérieure, une petite meule est montée de manière à pouvoir effectuer des va-et-vient à l’intérieur du creux de la pièce, qui est serrée dans un mandrin rotatif. Sur une rectifieuse plane, une plaque magnétique plate ou un étau maintient la pièce en place sur une table qui se déplace d’avant en arrière sous la meule abrasive en rotation. A la fin de chaque traverse, la table est déplacée automatiquement sur une courte distance perpendiculairement à la direction de déplacement.  De nombreuses machines et dispositifs de guidage spéciaux sont disponibles pour les outils de meulage.

Automatic Hardware Fastener Nut Bolt Nails Balloon Candy Bag Packing Machine pic.twitter.com/tc5s5PYw1B

— Davin_jdpacking (@LJdpacking) October 29, 2023

L’alésoir, outil de coupe rotatif de forme cylindrique ou conique utilisé pour agrandir et finir à des dimensions précises des trous qui ont été percés, alésés ou carottés. Un alésoir ne peut pas être utilisé pour créer un trou. Tous les alésoirs sont munis de cannelures ou rainures longitudinales (huit sont couramment utilisées) qui peuvent être droites ou hélicoïdales ; la coupe peut être effectuée sur les côtés de l’outil, en utilisant les bords aiguisés des sommets entre les cannelures, ou la coupe peuvent avoir lieu sur des bords chanfreinés à la pointe de l’alésoir. Les cannelures permettent le passage des copeaux et permettent au liquide de refroidissement et de lubrification d’atteindre les arêtes de coupe. Les deux principales classes d’alésoirs sont les alésoirs à machine ou à serrage, les alésoirs et les alésoirs à main. Les alésoirs de machine sont utilisés sur les machines-outils telles que les perceuses à colonne, les tours et les machines à vis. Ils ont des tiges droites ou coniques ; les alésoirs à main sont légèrement coniques pour faciliter l’entrée de l’alésoir et ont une tige droite avec une extrémité carrée pour s’adapter à une clé. Lorsqu’il est nécessaire d’agrandir légèrement les trous alésés, des alésoirs à expansion sont disponibles. Ceux-ci sont divisés longitudinalement et leur diamètre peut être ajusté en tournant une vis à bout qui dilate les cônes internes. Les alésoirs sont fabriqués à partir d’acier à haute teneur en carbone, d’acier rapide et de carbures cémentés.John Wilkinson, (né en 1728 à Clifton, Cumberland, Angleterre—décédé le 14 juillet 1808 à Bradley, Staffordshire), industriel britannique connu sous le nom de « grand maître de forges du Staffordshire » qui a trouvé de nouvelles applications pour le fer et qui a conçu une aléseuse essentielle au succès de la machine à vapeur de James Watt. À l’âge de 20 ans, Wilkinson a déménagé dans le Staffordshire et a construit le premier four en fer de Bilston. C’est dans l’usine de son père à Bersham, Denbigh, Pays de Galles, qu’il a construit sa nouvelle machine (1775) qui pouvait percer des cylindres de moteur et des canons de canon avec une précision inégalée. Sa précision a permis à Watt de perfectionner sa machine à vapeur. Wilkinson, à son tour, a utilisé la première machine à vapeur construite par Watt et James Moulton pour entraîner une grande pompe à air dans sa fabrication à grande échelle de fer forgé à Broseley, Shropshire.Une autre innovation de Wilkinson (1787) était une barge à coque de fer – une sensation à l’époque – pour transporter les munitions lourdes qu’il fabriquait pour le gouvernement. Wilkinson a enseigné aux Français comment percer des canons à partir de pièces moulées solides ; et il fondit tous les tubes, cylindres et ferronneries nécessaires aux aqueducs de Paris. À juste titre, il a été enterré dans un cercueil en fonte de sa propre conception.

Qui était David Wilkinson ? David Wilkinson (1771 – 1852) n’est peut-être pas un nom familier, mais sans son travail, l’industrie de la machine-outil ne serait probablement pas ce qu’elle est aujourd’hui. Ayant appris dès son plus jeune âge dans les ateliers de métallurgie de son père où Oziel Wilkinson, un forgeron prospère de métier, produisait initialement des vis coupées à la main et de gros clous en fer, son fils David est devenu un mécanicien talentueux. En 1794, David Wilkinson a conçu un tour à vis avec un support coulissant qui permettait à l’outil de travailler à une vitesse constante et guidait correctement l’outil de coupe afin qu’il produise un filetage précis. Certains pensent que sa conception était basée sur des dessins vieux de 500 ans de Léonard de Vinci, qui a laissé une collection de croquis de prototypes de machines-outils bien avant leur construction.  Le travail de Wilkinson avec le tour à visser et d’autres appareils a eu des implications importantes pour une industrie textile émergente. Une inscription au National Historic Mechanical Engineering Landmark Wilkinson Mill à Pawtucket, Rhode Island, l’appelle le «père de l’industrie américaine des machines-outils». L’usine Wilkinson fait maintenant partie d’un monument national, le site historique de l’usine Slater, un complexe muséal conçu pour fournir une compréhension de la révolution industrielle américaine.Alors que le tour à décolleter, breveté par Wilkinson en 1798, est ce pour quoi il est le plus connu, d’autres travaux au cours de sa vie ont permis des avancées dans d’autres domaines, y compris la production d’énergie à vapeur. Deux ans après avoir conçu le tour, il a construit une machine à vapeur et l’a utilisée pour propulser un bateau près de Providence à Pawtucket et vice-versa, probablement le premier bateau à vapeur en Amérique. Il a également produit un grand tour à usage général en 1806 qui est devenu la base de l’industrie américaine de l’outillage et a construit certains des premiers métiers à tisser électriques.Fait intéressant, on pense que Wilkinson n’a pas généré beaucoup de revenus de son tour, mais un rapport de 1848 de la commission des affaires militaires au Sénat américain a qualifié l’invention de « très importante » pour le gouvernement dans ses arsenaux et armureries et « indispensable » pour fabriquer des armes à feu. Wilkinson est né à Smithfield, Rhode Island, en 1771, le quatrième de 10 enfants. Dans les années 1780, Oziel Wilkinson a déménagé sa famille à Pawtucket et a commencé à fabriquer des ancres pour l’industrie émergente de la construction navale. L’industrie textile à ses débuts est également venue chez les Wilkinsons pour leurs compétences. Tandis qu’Oziel faisait le travail du fer pour une machine à carder le coton, David forgeait et rectifiait les broches d’une machine à filer. La rectifieuse qu’il a construite a peut-être été la première rectifieuse sans centre, ce qui offre des avantages pour certains types de meulage.L’atelier Wilkinson, alimenté par l’eau de la rivière Blackstone, est l’un des monuments les plus importants de l’histoire de l’ingénierie mécanique américaine. Là, les vis fabriquées par les Wilkinson étaient utilisées dans la fabrication du papier, dans les presses des drapiers et dans les moulins à huile.  Lorsque Samuel Slater, connu comme le père de la révolution industrielle, s’est intéressé à la construction d’une filature textile à Pawtucket en 1790, c’est aux Wilkinson qu’il s’est tourné pour les machines de l’usine, et lorsque les Wilkinson ont construit leur propre moulin en 1810. , c’était très près de la filature de coton de Slater. La relation de Slater avec les Wilkinson est devenue bien plus que des affaires lorsqu’il a épousé la sœur de David, Hannah.  Cependant, lors d’une dépression dans l’industrie textile en 1829, Wilkinson est contraint de vendre son moulin. Le bâtiment a été utilisé par diverses industries jusqu’à ce qu’il soit restauré au début des années 1970 et en 1977, il a été désigné monument historique national du génie mécanique par l’ASME. David Wilkinson a quitté Rhode Island et est finalement décédé en 1852 à Caledonia Springs, en Ontario.

Brevet – Machine pour couper les têtes de boulonsQu’il soit connu que moi, MICAH RUGG, de Southington, dans le comté de Hartford et l’État du Connecticut, j’ai inventé une nouvelle et utile amélioration du mode et de la méthode de coupe des têtes de boulons et des machines nécessaires pour les affecter, et que ce qui suit en est une description complète et exacte, référence étant faite aux dessins annexés, faisant partie de cette spécification, dans laquelle— La figure  est une vue en perspective de la machine utilisée pour tailler les têtes de boulons, une rugosité étant gauche sur le bord lorsque le boulon est dirigé. La nature de mon invention et de l’amélioration de cette machine consiste à avoir un poinçon ou une glissière verticale avec un trou dans l’extrémité inférieure d’une longueur suffisante pour admettre le boulon devant être coupé avec la tête vers le bas et reposant sur une matrice ayant une perforation à travers le identique à la taille exacte de la tête de boulon lorsqu’elle est coupée comme vous pouvez voir les photos.

Pour permettre à d’autres personnes versées dans l’art de faire usage de mon invention et de mon amélioration, je vais procéder à la description de la construction, du fonctionnement et de l’utilisation de la machine à tailler, qui est la suivante : la base ou fondation de la machine marquée C, sur la partie avant de laquelle est placée la matrice avec le trou perforé marqué A et rendu solidaire au moyen de deux boulons avec écrous traversant la base C et la matrice A. De la partie arrière du boîtier C s’élève la partie perpendiculaire du moulage de la machine marquée D, sur le dessus duquel est coulé deux oreillettes ou saillies marquées E pour recevoir et maintenir à sa place le levier F au moyen d’une goupille ou d’un boulon traversant les deux ; une saillie vers l’avant de la partie ou partie perpendiculaire de la machine est marquée G, ayant une rainure marquée H dans la perspective pour admettre le coulisseau ou poinçon 0 en perspective…..

Machine à vis

En 1798, le premier brevet américain pour une machine à écrous et boulons a été délivré à l’inventeur David Wilkinson de Rhode Island. Sa machine à couper les filets de vis incorporait un repose-glissière, avec un chariot lourd soutenu par trois rouleaux. Par la suite, sa machine était actionnée par l’énergie hydraulique à Pawtucket Falls, RI. Wilson était un machiniste qui y produisait également des pièces forgées et des pièces moulées en fer pour l’industrie du coton, comme Slater’s Mill. Wilkinson a produit plus tard un grand tour à usage général (1806), une avancée pionnière qui a fondé l’industrie américaine des machines-outils. [La première machine d’importance pour couper les têtes d’écrous et de boulons a été inventée plus tard par Micah Rugg, qui a obtenu le brevet américain n° 2 766 le 31 août 1842.]

Brevet de machine à tailler les boulonsEn 1842, le premier brevet américain pour une machine à tailler les têtes d’écrous et de boulons a été délivré à Micah Rugg (n ° 2 766). En 1838, Rugg avait un atelier de forgeron où, avec Martin Barnes, il commença à fabriquer des boulons et des écrous pour le marché. Ensemble, en 1840, ils ont établi la première usine américaine de boulons et écrous à Marion, Connecticut. Il s’agissait d’un bâtiment en bois d’un étage spécialement conçu, de 30 pieds sur 20 pieds, où, avec six employés, leur capacité de production était de 500 boulons par jour. (Avant 1838, lorsqu’ils ont commencé à fabriquer des boulons dans le commerce, ces articles étaient martelés et finis à la main par des forgerons. Une machine antérieure mais peu pratique avait été brevetée par David Wilkinson de Rhode Island le 14 décembre 1798.)

https://todayinsci.com/Events/Patent/BoltTrimmingMachine2766.htm

https://www.britannica.com/technology/mechanical-engineering

https://www.asme.org/topics-resources/content/david-wilkinson

https://www.britannica.com/technology/grinding-machine

https://todayinsci.com/8/8_31.htm#BoltMachine

https://todayinsci.com/12/12_14.htm#event