現在用水力車床,槍管毛坯夾在卡盤上高速旋轉,固定鑽頭從另一端勻速推進。
鑽出來的孔又直又光,尺寸偏差不超過頭髮絲粗細。
廢品率從過去的三四成降到了不到一成,光是這一項就節省了大量材料和工時。
擊發機件的關鍵零件。
彈簧片、擊錘、火鐮,也逐步改用模具衝壓加水力打磨。
過去這些零件全靠匠人手工鍛打成型,一個匠人一天最多打兩套,而且每套尺寸都有細微差異,裝配時要反覆調試。
現在先用鑄鐵模具衝壓出大致形狀,再用水力驅動的砂輪精磨,做出來的零件尺寸一致,隨意拿兩套都能互換裝配。
裝配時間從半天縮短到一個時辰,維修也變得簡單。
哪個零件壞了,從備件箱裡拿一個換上就行,不需要重新調試。
槍托的製作也受益於水力機械。
過去槍托全靠木匠手工鋸、刨、鑿,一個熟練木匠兩天才能做出一副合用的槍托。
現在工坊里裝上了水力驅動的鋸床和刨床。
鋸床用水力帶動鋸齒上下往復運動,切割硬木如切豆腐。
刨床用水力帶動旋轉刀盤,一次就能把槍托表面刨得光滑平整。
木匠只需要做最後的修整和裝配,效率翻了三倍不止。
到十二月中旬,僅大明皇家工廠的燧發槍日產量已經突破了一百支。
宋應星在呈報上說,制約產量的最大因素已經不再是設備,而是人手。
工廠里的工匠分三班倒,每班四個時辰,車床和水輪晝夜不停。
如果能再招募數千名學徒工匠,日產量翻到兩百支並非難事。
朱由檢批了這道請示,讓工部和應天府在年前從各地招募工匠補充進廠。
招募的對象主要是各地衛所的匠戶子弟。
這些人從小跟著父輩學手藝,有底子,進廠後經過短訓就能上工。
天武炮的產量同樣大幅提升。
天武炮的炮管是鑄造的,不像槍管需要鑽孔,但鑄造之後的打磨、拋光、校膛等工序同樣耗時。
以前一根炮管從鑄造完成到出廠,需要四五個匠人忙活半個月。
鑄出來的炮管表面粗糙,內膛還有鑄造缺陷,需要用刮刀和磨石一點一點修整。
現在用水力驅動的磨床和鏜床加工,同樣的工序三天就能完成。
磨床用水力帶動旋轉的磨石,將炮管外壁打磨得光滑平整。
鏜床則用水力驅動一根長鏜杆伸入炮管內膛,將內壁鏜得又圓又光。
經過水力鏜床加工的炮膛,內徑公差比手工刮削小了好幾倍,炮彈和炮膛之間的間隙更均勻,射擊精度自然更高。
火炮模具也做了重大改進。
過去鑄造炮管用的是一次性砂模,每鑄一根炮管就要重新做一個砂模。
砂模的質量全靠匠人經驗,稍有不慎就會在鑄造時產生氣泡或砂眼,導致炮管報廢。
陳子龍帶著模具工坊的人,根據朱由檢的要求設計了一套可重複使用的鑄鐵模具。
外模用鑄鐵鑄成兩半,內芯用特製的耐火泥料製作,裝好後一次性澆鑄。
因為鑄鐵模具尺寸精確、導熱均勻,鑄出來的炮管表面光滑、內部緻密,良品率從六成提高到了九成以上。
一套鑄鐵模具可以反覆使用數十次,分攤下來每根炮管的製造成本也大幅降低。
到年底,大明皇家工廠的天武炮月產量達到了十二門。
雖離大規模列裝還有距離,但已經比之前翻了兩番。
朱由檢在御覽月報時,在「月產十二門」這一行下用硃筆畫了一道槓,旁邊批了四個字:繼續擴充。
不過今天,朱由檢要檢驗的並不是槍炮。
正月初五,宋應星親自帶著兩個木匣子進了乾清宮。
匣子打開,裡面鋪著紅絨布,絨布上各放著一件東西。
一個是惠更斯擺鐘,另一個是遊絲懷表。
這兩樣東西的圖紙,是朱由檢在去年九月交給皇家工廠的。
他在穿越前雖主修物理,但對精密機械一直有興趣,大學時還選修過鐘錶製造史的課程。
惠更斯擺鐘的關鍵結構。
擒縱機構、擺錘、重錘驅動,他都畫得出來。
擒縱機構是擺鐘的心臟,由擒縱輪和擒縱叉組成,擺錘每擺動一次,擒縱叉就釋放擒縱輪轉過一個齒。
同時擒縱輪又給擺錘一個微小的推力,補償摩擦損耗,讓擺錘持續擺動。
重錘則提供動力,通過繩索和滑輪將重力傳遞給齒輪系,驅動指針勻速轉動。
朱由檢把擒縱輪、擒縱叉、擺錘、重錘、齒輪系的結構和裝配關係一一畫了出來,在圖紙上標註了每個零件的尺寸和材料要求。
遊絲懷表比擺鐘更複雜。
它的核心是遊絲擺輪和擒縱輪。
遊絲是一根極細的螺旋彈簧,一端固定在擺輪軸上,另一端固定在機芯夾板上。
擺輪往復擺動時,遊絲一張一縮,擺動的周期由遊絲的彈性和擺輪的轉動慣量共同決定。
擒縱輪則控制著發條能量的釋放節奏,確保擺輪不會越擺越快或越擺越慢。
整個機構需要裝配在一個半個巴掌大的黃銅機芯里,所有齒輪都要縮小到米粒大小,軸的直徑細如髮絲,軸承孔的精度要求極高。
朱由檢把原理和關鍵圖紙畫好之後,又花了三天時間把每個零件的尺寸公差標註清楚。
哪些地方允許正負半毫,哪些地方必須分毫不差,才一併交給宋應星。
宋應星拿到圖紙時的表情,朱由檢至今記得。
這個五十八歲的廠長盯著圖紙看了半個時辰,然後抬起頭來,眼睛亮得像發現了新大陸。
他這輩子研究過無數機械裝置,從水轉筒車到紡織機到渾天儀,但從來沒有見過如此精密的計時機械。
他對朱由檢說,惠更斯擺鐘他能造,無非是把齒輪做小做精。
但遊絲懷表需要特製的遊絲彈簧,這個彈簧的厚度不到髮絲的十分之一,對材料和工藝的要求都極高。
朱由檢告訴他,遊絲可以用磷銅合金做。
紫銅加少量磷,熔化後鑄成細棒,再通過反覆拉拔和退火,一步步拉到頭髮絲粗細。
拉絲過程中每拉一次就要退火一次,讓銅絲恢復延展性,否則拉不了幾次就會斷裂。
拉成細絲後再纏繞成螺旋狀,經過淬火和回火處理,就能得到彈性均勻的遊絲。
他把熱處理的溫度和時間參數。
淬火溫度多少度、回火溫度多少度、保溫多長時間也一併給了宋應星。
這主要依靠看火焰顏色就能分辨,想要像現代一樣準確到每一度自然是不可能。
至於其他零件,水力車床加工加上手工精修,應該能勝任。
宋應星領命而去。