常见的机床类型

早在古埃及，人们就已经发明了当木头绕着它的中轴线旋转时，用工具转动木头的技术。最初，人们用两棵垂直的树作为支撑，把要翻的木头立起来，利用树枝的弹性把绳子卷到木头上，用手或脚蹬拉绳子来翻木头，拿着刀来砍。

这种古老的方法逐渐演变为“弓车”，将绳子绕在滑轮上两三圈，绳子支撑在弯曲成拱形的弹性杆上，来回推拉弓，使被加工物体旋转。

中世纪由曲轴和飞轮驱动的“自行车床”

中世纪有人设计了一种“自行车床”，利用踏板带动曲轴转动，带动飞轮，再传递给主轴使其转动。16世纪中叶，法国一位名叫贝松的设计师设计了一台车床，可以用螺纹杆拧螺丝。可惜这台车床没有普及。

18世纪，床头箱和卡盘诞生。

18世纪有人设计了一种带踏板和连杆旋转的曲轴，可以把车床上的旋转动能储存在飞轮上，从直接旋转工件发展到旋转主轴箱，主轴箱是一种夹紧工件的卡盘。

一个英国人莫兹利发明了刀架车床(1797)。

在发明车床的故事中，最引人注目的是一位名叫Maudslay的英国人，因为他在1797年发明了划时代的刀架车床，它有精密的丝杠和可互换的齿轮。

为了提高机械化和自动化程度，诞生了各种专用车床。1845年，美国的菲奇发明了转塔车床。1848年，美国出现了车削车床。1873年，美国的斯潘塞做出了单轴自动车床，不久他又做出了三轴自动车床。20世纪初，出现了单电机驱动的带齿轮箱的车床。由于高速工具钢的发明和电机的应用，车床得到了不断的改进，最终达到了高速、高精度的现代水平。

第一次世界大战后，由于军火、汽车等机械工业的需要，各种高效自动车床和专用车床迅速发展起来。为了提高小批量工件的生产率，1940年代末，普及了带液压仿形装置的车床，同时发展了多刀车床。1950年代中期，研制了一台带穿孔卡片、插销板和刻度盘的程控车床。数控技术在1960年代开始应用于车床，1970年代以后发展迅速。

车床的分类根据用途和功能，车床分为许多种类。

普通车床加工对象广，主轴转速和进给量调节范围大，可以加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人操作，生产效率低，适用于单件小批量生产和修理车间。

转塔车床和旋转车床有转塔刀架或可以装多把刀具的转塔刀架。工人可以在一次装夹过程中使用不同的刀具完成各种工序，适合批量生产。

自动车床可以按照一定的程序自动完成中小型工件的多工序加工，可以自动装卸和重复加工一批相同的工件，适合大批量生产。

多刀半自动车床可分为单轴、多轴、卧式和立式。单轴卧式车床的布局与普通车床相似，但在主轴的前后或上下分别安装两组刀架，用于加工盘、环、轴类工件，其生产率比普通车床高3 ~ 5倍。

仿形车床通过模仿样板或样品的形状和尺寸，自动完成工件的加工循环。适用于小批量、批量生产形状复杂的工件，生产率比普通车床高10 ~ 15倍。有多种类型，多刀架、多轴、卡盘型、立式等。

立式车床的主轴垂直于水平面，工件夹紧在水平回转工作台上，刀架在横梁或立柱上运动。它适用于加工在普通车床上难以安装的大而重的工件。一般可分为单柱和双柱两类。

铲齿车床在车削时周期性地做径向往复运动，用于成形叉车、铣刀、滚刀等的齿面。通常使用铲附件，由独立电机驱动的小砂轮铲齿表面。

专用车床是用来加工某一类工件特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、轴车床、滚柱车床和锭车床。

组合车床主要用于车削，但配以一些特殊零件和附件，也可用于镗、铣、钻、插、磨。具有“一机多能”的特点，适用于工程车辆、船舶或移动修理站上的修理工作。作坊手工业虽然比较落后，但是培养和造就了很多技术人员。虽然他们不是制造机器的专家，但他们能制造各种手工具，如刀、锯、针、钻、锥、磨、轴、套、齿轮、床架等等。事实上，机器是由这些零件组装而成的。

最早的镗床设计师——达芬奇。镗床被称为“机械之母”。说到镗床，就不得不先说说达芬奇。这位传说中的人物可能是最早用于金属加工的镗床的设计者。他设计的镗床以液压动力或踏板为动力，镗刀靠近工件旋转，而工件则固定在起重机驱动的移动平台上。1540，另一个画师画了一个烟火的画，也有同样的镗床图。当时镗床是专门用来精加工空心铸件的。

第一台加工炮管的镗床(威尔金森，1775)。17世纪，由于军事需要，大炮制造业发展非常迅速，如何制造炮管成为人们迫切需要解决的重大问题。世界上第一台真正的镗床是威尔金森在1775年发明的。其实确切的说，威尔金森的镗床是一种可以精确加工大炮的钻床。它是一个中空的圆柱形镗杆，两端安装在轴承上。

威尔金森1728出生于美国。20岁时，他搬到斯塔福德郡，在比尔斯顿建造了第一座炼铁高炉。因此，威尔金森被称为“斯塔福德郡的铁匠师傅”。1775年，47岁的威尔金森在父亲的工厂里不断努力，终于制造出了这台能以罕见的精度给炮管钻孔的新机器。有趣的是，威尔金森在1808年去世后，被安葬在自己设计的铸铁棺材里。

镗床对瓦特的蒸汽机做出了重要贡献。没有蒸汽机，当时就不会出现第一波工业革命。蒸汽机本身的发展和应用，除了必要的社会机遇外，一些技术前提条件也不容忽视，因为蒸汽机零件的制造远没有木匠砍木头那么容易，不可能把金属做成一些特殊的形状，而且加工精度高，没有相应的技术设备。比如在制造蒸汽机的气缸和活塞时，活塞制造过程中要求的外径精度可以在测量尺寸的同时从外部切割，但用一般的加工方法不容易满足气缸内径的精度要求。

史密斯是18世纪最好的机械师。史密斯顿设计的水车和风车多达43个。制造蒸汽机时，史密斯顿最难的是加工气缸。把一个大圆筒内圆加工成一个圆是相当困难的。为此，史密斯顿在卡伦铁厂制作了一台切割圆筒内圆的专用机床。这种由水车驱动的镗床，在其长轴前端装有刀具，刀具可在缸体内旋转，从而可加工其内圆。因为刀具安装在长轴的前端，会出现轴偏等问题，所以加工真正的圆柱体是非常困难的。为此，史密斯顿不得不多次改变气缸的位置进行加工。

对于这个问题，威尔金森在1774年发明的镗床起到了很大的作用。这种镗床是用一个水轮使料缸旋转，并使其对准固定中心的刀具前进。由于刀具和材料之间的相对运动，材料被高精度地钻入圆柱形孔中。当时用镗床做一个直径72英寸的圆柱体，误差不超过一枚六便士硬币的厚度。用现代技术来衡量，这是一个很大的误差，但在当时的条件下，达到这种程度并不容易。

但是威尔金森的发明没有申请专利保护，人们仿制安装。在1802中，瓦特也在他的书中谈到了威尔金森的发明，并在他的苏荷铁厂复制了它。后来瓦特制造蒸汽机的汽缸和活塞时，也应用了威尔金森这种神奇的机器。原来对于活塞来说，可以边切外边测尺寸，但是对于气缸来说就没那么简单了，需要一台镗床。当时瓦特用水车使金属圆筒旋转，使中心固定的工具向前移动，切割圆筒内部。结果直径75英寸的圆柱体的误差小于一枚硬币的厚度，这在正确的地方是非常先进的。

台式升降镗床诞生(赫顿，1885)。在随后的几十年里，人们对威尔金森的镗床进行了多次改进。1885年，英国赫顿制造了一台台式升降镗床，成为现代镗床的雏形。铣床是指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常，铣刀的旋转运动是主要运动，工件(和)铣刀的运动是进给运动。可以加工平面和凹槽，也可以加工各种曲面和齿轮。铣床是用铣刀铣削工件的机床。铣床不仅能铣平面、槽、轮齿、螺纹和花键轴，还能加工更复杂的轮廓，效率比刨床高，广泛应用于机械制造和修理部门。

19世纪，英国人为了蒸汽机等工业革命的需要，发明了镗床和刨床，而美国人为了大量生产武器，致力于铣床的发明。铣床是一种带有不同形状铣刀的机器，可以切削特殊形状的工件，如螺旋槽、齿形等。

早在1664年，英国科学家胡克就制作了一台通过旋转圆形刀具进行切削的机器，可以算是一台原始的铣床，但当时社会对此并没有热烈的反响。19世纪40年代，普拉特设计了所谓的林肯铣床。当然，真正确立铣床在机械制造中地位的是美国人惠特尼。

第一台普通铣床(惠特尼，1818)。1818年，惠特尼制造了世界上第一台普通铣床，但铣床的专利却在1839年被英国人博德莫尔(带刀具进给装置的龙门刨床的发明者)“拿下”了。由于铣床成本高，当时买家不多。

第一台万能铣床(布朗，1862)。沉寂了一段时间后，铣床在美国又活跃起来了。相比之下，惠特尼和普拉特只能说他们为铣床的发明和应用做了一个奠基性的工作。真正发明可应用于工厂各种作业的铣床这一成就，应该属于美国工程师约瑟夫·布朗。

1862年，美国布朗制造了世界上最早的万能铣床，在提供万能分度盘和综合铣刀方面是划时代的创举。万能铣床的工作台可以在水平方向旋转一定的角度，并带有立式铣头等附件。他设计的“万能铣床”在1867年巴黎博览会展出时获得了巨大成功。与此同时，布朗还设计了一种打磨后不会变形的成型铣刀，然后制作了打磨铣刀的磨床，使铣床达到了现在的水平。在发明的过程中，很多事情往往是相辅相成、环环相扣的:为了制造蒸汽机，需要镗床；蒸汽机发明后，从技术要求上又叫龙门刨床。可以说，正是蒸汽机的发明，导致了“工作机”从镗床、车床到龙门刨床的设计发展。其实刨床就是刨金属的一种“刨子”。

加工大平面的龙门刨床(1839)。自19世纪初，许多技术人员开始研究蒸汽机气门座的平面加工，包括理查德·罗伯特、理查德·普拉特、詹姆斯·福克斯和约瑟夫·克莱门特。从1814开始，他们用25年的时间独立制造了刨床。这种刨床将被加工物体固定在往复平台上，刨床对被加工物体的一面进行切削。但这种刨床没有进刀装置，处于“工具”向“机器”转化的过程中。1839年，一位名叫博默的英国人终于设计出了一台带有刀具进给装置的龙门刨床。

加工小平面的成形机。另一个英国人纳斯迈思(nasmyth)从1831用40年的时间发明制造了加工小飞机的刨床。它可以将被加工物体固定在床身上，刀具来回移动。

此后，由于工具的改进和电机的出现，龙门刨床一方面向高速切削和高精度方向发展，另一方面也向大型化方向发展。研磨是人类自古就知道的古老技术。这种技术在旧石器时代用于研磨石器。后来随着金属器具的使用，促进了磨削技术的发展。但是，设计出名副其实的磨床，还是现代的事情。即使在19世纪早期，人们仍然通过旋转天然磨石并使其与加工对象接触来研磨天然磨石。

第一台研磨机(1864)。1864年，美国制造了世界上第一台磨床，这是一种在车床的拖板上安装砂轮，使其具有自动变速的装置。12年后，美国的布朗发明了接近现代磨床的万能磨床。

人造磨盘——砂轮的诞生(1892)。对人造磨石的需求也上升了。如何研制出比天然磨石更耐磨的磨石？1892年，美国人艾奇逊试制成功了用焦炭和沙子制成的碳化硅，这是一种现在称为C磨料的人造磨石。两年后，以氧化铝为主要成分的磨料A试制成功，使磨床得到更广泛的应用。

后来由于轴承和导轨的进一步改进，磨床的精度越来越高，向专业化方向发展，出现了内圆磨床、平面磨床、滚子磨床、齿轮磨床、万能磨床等。古代钻孔机——“弓滑轮”。钻井技术历史悠久。考古学家现在发现，在公元前4000年，人类发明了一种打洞的装置。古人在两根柱子上搭一根横梁，然后从横梁上垂下一个可旋转的锥子，再用弓弦缠绕锥子，带动它旋转，就可以在木头和石头上打孔了。不久，人们还设计了一种叫做“滑轮”的打孔工具，也是利用弹性弓弦使锥子旋转。

第一台钻机(惠特沃思，1862)。大约在1850年，德国人马蒂尼首先制造了一种用于金属打孔的麻花钻。1862年在英国伦敦举行的国际博览会上，英国人惠特沃思展出了铸铁柜架的电动钻孔机，成为现代钻孔机的雏形。

后来各种钻床相继出现，包括摇臂钻床、带自动进给机构的钻床、可以同时钻多个孔的多轴钻床等。由于工具材料和钻头的改进，以及电动机的使用，终于制造出了大型高性能钻机。是数控机床的简称，是一种带有程序控制系统的自动化机床。控制系统可以对带有控制代码或其他符号指令的程序进行逻辑处理和解码，使机床动作和加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控都在这个CNC单元中完成，CNC单元是数控机床的大脑。

加工精度高，加工质量稳定；

可进行多坐标联动，加工形状复杂的零件；

当加工零件发生变化时，一般只需改变数控程序，这样可以节省生产准备时间；

机床本身精度和刚性高，可以选择有利的加工用量，生产率高(一般是普通机床的3~5倍)；

机床自动化程度高，可以降低劳动强度；

对操作人员的素质要求更高，对维修人员的技术要求更高。

数控机床一般由以下几部分组成:

主机是数控机床的主体，包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部分。它是用来完成各种切割过程的机械部件。

数控装置是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、钥匙盒、纸带阅读机等。)和相应的软件，用于输入数字零件程序，并完成输入信息的存储、数据转换、插补运算和实现各种控制功能。

驱动装置是数控机床执行机构的驱动部分，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机和进给电机。在数控装置的控制下，通过电动或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当多个进给联动时，可以加工定位、直线、平面曲线和空间曲线。

辅助设备是指数控机床为保证数控机床运行所必需的一些配套部件，如冷却、排屑、润滑、照明、监控等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，以及刀具和监控检测装置。

编程和其他辅助设备可用于编程和存储机器外部的零件。

数控机床加工流程描述

CAD:计算机辅助设计，即计算机辅助设计。2D或3D工件或立体设计

CAM:计算机辅助制造，即计算机辅助制造。用CAM软件生成g代码

CNC:数控机床控制器，读取g代码开始加工。

数控机床加工程序的描述

数控程序可分为主程序和子程序(子程序)。任何重复加工的部分都可以用子程序来编写，以简化主程序的设计。

字符(数字数据)→文字→单节→加工程序。

只要在Windows操作系统中打开记事本，就可以编辑数控代码，编写的数控程序可以用仿真软件模拟刀具轨迹的正确性。

数控机床基本功能说明

所谓功能指令是由地址码(英文字母)和两个数字组成，具有一定的动作或功能，可分为七类，即G功能(准备功能)、M功能(辅助功能)、T功能(刀具功能)、S功能(主轴转速功能)、F功能(进给速度功能)、N功能(单段编号功能)、H/D功能。

数控机床参考点的描述

通常数控机床编程时，至少要选择一个参考坐标点，才能计算出工作图上各点的坐标值。这些参考点称为零点或原点，常用的参考点有机械原点、回归参考点、工作原点和程序原点。

机器参考点:机器参考点或机械原点，是一个固定的机械参考点。

参考点:机床各轴上有一个参考点，这些参考点的位置由行程监控装置的限位开关预先精确设定，作为工作台和主轴的返回点。

工作参考点:工作参考点或工作原点，是工作坐标系的原点，是浮动的，由程序员根据需要设置，一般设置在工作台上的任意位置(工作时)。

程序参考点:编写程序时必须选择程序参考点或程序原点，即工作中所有转折点坐标值的参考点，所以程序员必须选择一个方便的点，以方便程序的编写。

钢制伸缩导卫采用优质2-3mm厚钢板冷压而成，也可根据需要采用不锈钢制作。特殊的表面抛光会使它增值。我们可以为所有机床提供相应的导轨保护类型(水平、垂直、倾斜和水平)。高效曲轴专用机床也有其加工局限性。只有合理应用合适的加工机床，才能发挥曲轴加工机床的高效专用性，从而提高工序的加工效率。

1.曲轴轴颈有根切槽时，数控内铣床无法加工；如果曲轴轴颈在轴向有根切槽，无论是数控高速外铣床还是数控内铣床都无法加工，但数控车床-车床可以方便地加工。

2.需要加工平衡块侧面时，首选数控内铣机床，因为内铣盘外圆定位，刚性好，特别适合加工大型锻钢曲轴；此时不适合使用数控车-拉床机床，因为曲轴平衡块侧需要加工时，用数控车-拉床机床加工，平衡块侧断续切削，曲轴转速很高。在这种工况下，崩刀现象比较严重。

3.原则上，当曲轴轴颈没有根切槽，平衡块侧面不需要加工时，可以用几台机床加工。加工轿车曲轴时，主轴颈应采用数控车拉床，连杆轴颈应选用数控高速外铣机床。加工大型锻钢曲轴时，主轴颈和连杆轴颈采用数控内铣机床较为合理。

曲轴可分为大型锻钢曲轴和轻型汽车曲轴。锻钢曲轴的轴颈一般没有根切槽，侧面需要加工，余量较大。一般汽车的曲轴轴颈都有根切槽，侧面不需要加工。因此，可以得出结论，用数控内铣机床加工锻钢曲轴，用数控车-车机床加工轿车曲轴主轴颈，连杆轴颈用数控高速外铣机床是一种合理高效的选择。锻压机是用于金属冷加工的设备和机械。它只是改变了金属的外形。锻压机床包括卷板机、剪板机、冲床、压力机、液压机、折弯机等。

机床附件种类繁多，有柔性风琴护板(皮老虎)、刀片、钢板不锈钢导向护板、伸缩螺旋护板、卷帘护板、防护裙帘、防尘折叠布、钢质拖链、工程塑料拖链、机床工作灯、机床垫、JR-2矩形金属软管、DGT导管保护套、可调塑料冷却管、吸尘管、通风管、防爆管、旅行槽板。