1. Обработка материалов в древнейшее время

Начало обработки материалов человеком принято относить к 6 - 5 тысячелетию до нашей эры. В это время первобытный человек вел ожесточенную борьбу за свое существование с суровой природой. Первыми материалами, которые подвергались обработке, были дерево, камень и кость. Древнейшие мастера изготавливали примитивное оружие, некоторые предметы домашней утвари и, самое главное, инструменты для обработки естественных материалов.

По сведениям археологии первыми инструментами явились различные кремневые скребки, резцы, ножи, молотки, топоры (рис. 1 и 2). Эолиты, рубила и скребла не очень замысловаты по своей форме. Часто их даже трудно отличить от обычных каменных или костяных осколков. В принципе эолиты представляют собой куски кремния с одним - двумя сколами. Достаточно было сделать пару ударов камня по камню, чтобы получить примитивное орудие с острой режущей кромкой. Сложнее было сделать рубило. Для этого по выбранному камню наносили много точных ударов, производя сначала крупные, а затем и мелкие сколы. Рубило являлось универсальным орудием, так как с его помощью осуществляли самые разнообразные работы - разрезали мясо и кожу, скоблили и дробили плоды, счищали кору с деревьев. Кроме того, оно было средством нападения и защиты. Затем появились кремневые резцы и микролиты - небольшие острые пластинки, которые использовали в качестве ножей и даже прикрепляли к палкам, превратив их в колья, а позднее и в стрелы с каменными наконечниками, скребло и остроконечник. Уже на примере обработки камня можно проследить зарождение первых технологических методов. Первоначально необходимую форму инструменту придавали сколом и обивкой. Подобная обработка была весьма грубой и некачественной. Потребовались столетия

для освоения более тонкой обработки камня - метода, который получил название "ударная ретушь". Ударная ретушь позволяла получать более качественную проработку режущего лезвия инструмента путем нанесения несильных, но частых скользящих ударов по заготовке. Подобная обработка уже носила основные черты технологической операции: заготовка, скалывающий резец, молоток, кинематика, т.е. направления сколов и ударов, режим, т.е. сила и частота ударов, и изделие. В качестве заготовки годился не всякий камень, а только лишь определенной породы и твердости. Скалывающий резец должен был выполнен из более твердого материала, чем заготовка. Направление ударов должно было совпадать с направлением слоев камня. То есть, родилась хотя и примитивная, но вполне полновесная технология. С помощью таких инструментов изготавливались достаточно красивые предметы домашней утвари и украшения (рис. 3). На рис. 4 представлена стоянка первобытного человека, как она представляется современным ученым.

Рис. 1. Каменное скребло и остроконечник

(палеонтологическая стоянка Крым)

Однако эолиты, рубила, резцы представляли собой простые орудия труда. Не потому, что их несложно было сделать. Наоборот, для того, чтобы их изготовить, первобытный человек тратил много времени и постигал путем

проб и ошибок наиболее эффективную технологию скола, выбирал наилучший камень, стремился при дать ему нужную форму. И все это впервые. Так что простые орудия труда давались нелегко. А простыми их называют потому, что они состояли только из одного элемента, который держали в руке.

Рис. 2. Орудия труда первобытного человека

Рис. 3. Костяные фигурки птицы и человека

(стоянка Мальта и Иркутская область)

Следующим достижением в обработке явилась контрударная ретушь, обеспечивающая еще более качественную обработку камня. Для выполнения контрударной ретуши стала применяться каменная наковальня. Заготовка уклады-

валась на наковальню и по ней наносились частые удары деревянной палкой. При этом микроскол материала происходил со стороны наковальни.

Рис. 4. Стоянка первобытного человека

Интересно заметить, что для изготовления домашней утвари, в том числе посуды, костяных игл и строительного инвентаря, не требовалось особой точности обработки. В то же время оружие и обрабатывающий инструмент требовали особо тщательной проработки. Таким образом, уже в древнейшем мире технология обработки материалов стала главным фактором развития человечества.

В раннем палеолите и мезолите, то есть около 12-7 тысяч лет до новой эры, появились лук, стрелы и топор. Лук - упругая ветвь, стянутая в дугу тетивой, и стрела в совокупности представляют собой сложное устройство, которое стало серьезным техническим достижением. Недаром оно просуществовало как основной вид оружия до XVII века. Это было грозное и бесшумное оружие. Так, дальность боя обычного лука составляла порядка 70—150 метров, тяжелого индийского лука — 450 метров при дальности полета 900

метров. У эскимосов Аляски и индейцев Северной Америки стрела пробивала насквозь оленя на расстоянии 300 шагов. Здесь уместно отметить, что упругость лука со временем была использована в конструкциях сверлильных и токарных станков.

Более трудоемким по своему изготовлению является каменный топор. И возник он позже, особенно топор с отверстием для рукоятки. Ведь для того, чтобы сделать каменный топор, надо было не только придумать способ надежного закрепления ударной головки к рукоятке (в отличие от рубящей, заостренной его части), но и освоить технику сверления твердых каменных пород. Вслед за топором в позднем неолите появились молот и мотыги. Все они, как и лук, считаются сложными орудиями труда и свидетельствуют о большой изобретательности наших далеких предков.

Металлообработка в истории человечества возникла примерно в 4 тысячелетии до н. э. С этим историческим периодом связывается окончание каменного века и начало века бронзового. Известно, что в чистом виде, т.е. в виде самородков, в природе встречаются только такие металлы как медь, золото, серебро и платина. Поэтому именно эти металлы были впервые обработаны человеком. Кроме того, что медь, золото, серебро и платину можно найти в готовом виде они обладают рядом качеств, ценных для обработки - сравнительно низкой температурой плавления, невысокой твердостью и хорошей ковкостью.

К началу бронзового века человек уже обладал каменным инструментом - топором, молотком, ножом, зубилом, резцом, скребком. Владел огнем, умел строить очаги, имел навык обработки камня, дерева, кости, мог придавать им нужную форму, выполнять отверстия и простейшую сборку. Эти навыки и инструменты в совокупности со свойствами самородных металлов определили первые методы металлообработки - свободную ковку, чеканку, гравировку, литье

(рис. 5). Появился и стал накапливаться опыт металлообработки. Появилась совокупность приемов, примитивного оборудования и инструмента для металлообработки, т. е. появились задатки технологии обработки металлов, появились мастера - носители этой технологии.

Рис. 5. Медный топор и долото, обнаруженные около

села Триполье

Медь, золото, серебро и платина обладают еще одним качеством - они коррозионно-стойкие металлы, а золото, серебро и платина имеют еще и красивый внешний вид. Поэтому они стали использоваться для изготовления украшений и посуды, т.е. изделий постоянного и повышенного спроса, производство которых только способствовало развитию технологических методов, способов, приемов и инструмента.

Известно, что руда металлов, в частности медная, оловянная и железная внешне напоминает камень. Поэтому следует предположить, что метод добычи металлов из руды мог быть открыт случайно, когда для наладки очага вместо камня была использована руда. Открытие такого метода получения металлов значительно расширило сферы и объемы их применения, т. к. руды в природе значительно больше, чем самородного металла.

В связи с этим продолжало развиваться литье и свободная ковка. В дополнение к холодной ковке меди, золота, серебра и платины появилась горячая ковка стали. Продолжала совершенствоваться чеканка, гравировка, в том числе и по стали. Появилось волочение проволоки, для этой операции уже необходимо было иметь зажим типа клещей и матрицу из твердого материала с отверстием. Такую стальную матрицу вполне мог изготовить кузнец, а отверстие прошивалось пробойником.

Производство металлического бронзового, а затем стального оружия потребовало его заточки. Так появилась шлифовка, т. е. заточка лезвий на плоских камнях, обладающих абразивными свойствами. Впоследствии заточку выполняли на круглых вращающихся камнях с ручным приводом. Так появился новый технологический метод - шлифовка, так возникли прообразы шлифовальных и заточных станков.

С древнейших времен человеку был известен способ быстрого вращения деревянного стержня с помощью лука, применяемого для добывания огня. Его тетива спирально закручивалась вокруг такого примитивного сверлящего инструмента - "сверла". Затем "сверло" устанавливали на место будущего отверстия и сверху торцом через дощечку или камень, с выемкой прижимали рукой к обрабатываемому материалу. При перемещении лука от себя и к себе сверло начинало быстро вращаться то в одну, то в другую сторону. Кстати, таким образом легче было добывать и огонь. Ведь при трении деревянного сверла в деревянном бруске повышалась температура, появлялся дымок, и вспыхивали сухие листья, трава или мох. Получается, что лук обладал определенной универсальностью, являясь оружием или устройством для сверления отверстий и добывания огня. Однако при сверлении в зону обработки подливали воду и подсыпали мелкий песок, а при добывании огня это место было сухим.

Стремясь облегчить процесс сверления, сделать его более производительным, мастера прошлого изобрели стационарные сверлильные устройства. По существу это были станки, которые имели деревянную станину, рычажное нажимное устройство с грузом и лучковый привод (рис 6). Некоторые более поздние конструкции имели даже маховик, который насаживался на сверло. Если к такому устройству добавить кремневый или металлический резец, удерживаемый в руках или приспособлении, то сразу получался новый метод обработки - сверление во многих своих разновидностях и прототип примитивного сверлильного станка. В той же схеме, при оснащении деревянного стержня кремневым или металлическим наконечником, можно получить сразу три положительных результата: новый метод обработки - сверление; прообраз нового инструмента - сверла, да еще оснащенного твердой режущей пластиной или коронкой и прообраз сверлильного станка. На рис. 6 представлен сверлильный станок периода неолита.

Рис. 6. Сверлильный станок первобытного человека

Но прошло еще несколько тысяч лет, пока появились токарный и сверлильный станки в привычных нам представлениях.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные орудия обработки первобытного человека

2. Какими устройствами и механизмами пользовались для обработки материалов в первобытное время