【博物志】工业文明，没它不行（下）

从实际生产需要、螺纹结构的发展这两个角度出发，从侧面探究螺丝刀的由来。...



在《工业文明，没它不行》的上半部分，我们尝试了从欧洲文献与画作等记载中捕捉到螺丝刀——这一最司空见惯的家用工具——的身影，并且在文章的最末得出了结论，“事实上它根本不是被发明出来的，而是根据需要自然而然产生的。有了螺丝钉，才有了螺丝刀”。那么在下半部分，我们将会从实际生产需要、螺纹结构的发展这两个角度出发，从侧面探究螺丝刀的由来。

农业文明以来最早的，最接近于螺丝刀与螺丝钉这一组合的工具恐怕要数古埃及人所使用的弓钻了。

图中描绘的是两位古埃及工匠在为木器打孔的场景，右边的工匠按压住钻帽，以便左边的工匠能够更为稳定地拉动弓钻。该钻头应为石制或铜制，钻体上并无螺纹结构。



古代埃及人在长期的生产实践中积累了丰富的几何学知识，这些知识在金字塔的建造中得到了进一步的应用和丰富，这使得古埃及获得了四大文明古国当中在建筑科技方面首屈一指的造诣。然而当时的几何学更多地应用于建筑测量等较大的工程（这也是几何学最初的含义），而非工具结构的改进。所以聪明智慧如古埃及人也未能在当时的工具中开发出螺纹结构。随着科技文明的接力棒传到了希腊人的手中，这种情况得到了改变。

古希腊数学家及物理学家阿基米德在他的著作《论螺线》中给出了一种“等速螺线”的定义，这种螺线同时也以科学家本人的名字命名。阿基米德不仅在理论上首次定义了螺线，还将这种理论应用于生活中，发明了一种用于灌溉农田的螺旋提水器。



操作者在上方操纵手柄使圆筒内部的螺旋机构转动，水就在螺旋机构的作用下从低处被提到高处。



螺旋提水器的构想，也许是阿基米德某天在农田边实地考察时偶然产生的，这点我们不得而知。然而当我们站在更高的历史角度考察阿基米德所处的时代——希腊化时期，就不难发现这位伟人关于数学应用的许多奇思妙想是有其产生的必然性的。

希腊化时期，是指马其顿国王亚历山大从征服希腊开始，一路向东扩张建立起亚历山大帝国，后来历经几个朝代延续的一段历史时期。



亚历山大帝国的版图横跨了欧亚大陆，从地理上促进了东西方科技文化方面的交流。古希腊时期那种重视理性思考，重视数学逻辑的科学方法，与东方重视实用的科学方法在这一时期得到了融合，形成了最早的“数学+观察+实验”的科学模式。阿基米德是这一模式的最早实践者，这使得他与前辈毕达哥拉斯、柏拉图等人大有不同，他使抽象的数学理论以更加造福人类的方式为人们所了解，比如从螺线理论到“螺丝”结构的转变。

讲到这里，“钉”有了，“螺丝”也有了，感觉“螺丝钉”简直就是呼之欲出了！然而令人失望的是，直到16世纪，制钉工人才开始生产带螺旋线的钉子。在此之前中世纪的欧洲，木匠们一直使用简易的木钉或金属钉子作为紧固件。

从螺钉生产工艺的角度来看，最早的螺钉都是在一些简易的木制车床上进行的。16世纪的天才达芬奇在他的设计稿中呈现了一种利用母丝杠和交换齿轮来加工不同螺距螺纹的机器。

法国的雅克贝松继承了达芬奇关于螺纹加工装置的设计，将他们改成精巧的装置供欧洲上层的旋床爱好者把玩。很难想象，操作车床曾有一度是欧洲社会一种流行的业余爱好。

然而这种车床只能满足少部分上层社会的需求，而对于大部分家庭作坊来说，提高螺纹标准件的生产精度才是最重要的。终于在18世纪末，英国人莫兹利通过改进达芬奇的设计，奠定了车削螺纹的基本方法。在整个工业革命中，这种车床是生产螺钉的基本装置。20世纪初，汽车工业的发展对螺纹加工精度提出了进一步的要求，于是又相继出现了铣削、磨削、滚压等螺纹加工方法。

从螺钉钉头的结构来看，最早的螺钉多采用四方、八角或带沟槽的形状。



四方或八角的螺钉由扳手旋紧，这要求扳手虎口的尺寸与螺钉的尺寸相吻合，而沟槽状的钉头加工起来较为简单，只需在钉头手工锉出沟痕，就可以用螺丝刀拧动钉子了。当然了沟槽结构也由其弊端，最主要的就是由于沟槽对螺丝刀头的用力支点不牢固，在实际工作中螺丝刀会滑脱，对钉头以及工人都有可能造成伤害。

20世纪，加拿大的一位发明家彼得罗伯森采用一种带凹窝的钉头设计很好地解决了这一问题，它的设计使螺丝刀与螺丝钉的吻合精度大大提高，这为他带来了一些汽车生产厂商的青睐，也使他获得资本建立起属于自己的螺丝钉厂。然而后来的业务扩展却屡屡不顺，由于资金不足、一战影响等一系列原因，他的公司最终宣告破产。





以上就是本期的全部内容，

如果你喜欢本篇内容的话，不妨把它分享到朋友圈让更多人看到。

雕虫小具在未来的日子里还会持续性地做这样一个尝试，就身边具体的一个我们习以为常的生活用品，探究它的前世今生如果你感兴趣的话，未来还有更多精彩的内容等着你哦！

1.轻轻点击下图

2.长摁并识别二维码就可以关注我哦~

2.5 也可扫码关注~

    关注 雕虫小具