机床的历史

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。

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，另一个画家画了一幅“烟火”的画，还有一幅同样的镗床的画。当时镗床是专门用来精加工空心铸件的。

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。

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。

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。

车床的诞生

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，人们用两根树桩作为支撑，把要翻的木头立起来，利用树枝的弹性把绳子卷到木头上，拉着绳子翻木头，用工具翻。

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。

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。

莫斯利出生于1771。18岁，是发明家布拉默的得力助手。据说布拉默以前干农活。16岁那年，因为一次意外导致右脚踝残疾，他不得不转行做行动不便的木工。他的第一个发明是1778的马桶。Maudslay开始帮助Brammer设计液压机和其他机械，直到26岁才离开Brammer，因为Brammer粗暴地拒绝了Moritz将工资提高到每周30先令以上的要求。

在Maudslay离开Brammer的那一年，他制造了第一台螺纹车床，这是一台全金属车床，带有刀架和尾座，可以沿着两条平行的导轨移动。导轨的导向面为三角形，当主轴旋转时，驱动丝杠横向移动刀架。这是现代车床的主要机构，可以用来车削任意螺距的精密金属螺钉。

三年后，Maudslay在自己的车间里做了一台更完美的车床，上面的齿轮可以互相替换。不久，更大的车床问世，为蒸汽机和其他机械的发明做出了巨大贡献。

19世纪，由于高速工具钢的发明和电动机的应用，车床得到了不断的改进，最终达到了高速高精的现代水平。

刨床和铣床

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”。

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。他们从1814用25年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，一位名叫博德莫尔的英国人终于设计出了一种带有进刀装置的水龙头刨床。

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。

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，就有人做了一个通过旋转圆形刀具进行切割的机器，可以算是最早的铣床了。当然，真正确立铣床在机械制造中地位的是美国人惠特尼。

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年被英国的博德莫尔“拿下”。

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。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。

研磨机和钻孔机

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。

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。

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。

与研磨技术类似，钻孔技术也有着悠久的历史。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。

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。

不断发展的车床

从19年底到20世纪初，单台车床逐渐演变为铣床、刨床、磨床、钻床等。这些主要机床已基本定型，从而为20世纪初的精密机床和生产机械化、半自动化创造了条件。

20世纪前20年，人们主要关注铣床、磨床和流水线。由于汽车、飞机及其发动机的生产要求，在加工大量形状复杂、精度高、光洁度高的零件时，迫切需要精密自动化的铣床和磨床。由于多螺旋叶片铣刀的出现，基本解决了单叶铣刀产生的低振动、低光洁度导致铣床无法研制的困难，使铣床成为加工复杂零件的重要设备。

被世人誉为“汽车之父”的福特提出，汽车要“轻、强、可靠、便宜”。为了实现这一目标，有必要开发高效的磨床。正因如此，美国人诺顿在1900年用金刚砂和翡翠制作了直径大、宽度宽的砂轮，以及刚性和牢固度都很大的重型磨床。随着磨床的发展，机械制造技术进入了精密化的新阶段。

1920之后的30年，机械制造技术进入半自动时期，液压和电气元件逐渐应用于机床和其他机械。1938期间，液压系统和电磁控制不仅促进了新型铣床的发明，也促进了其在刨床等机床上的使用。20世纪30年代以后，行程开关-电磁阀系统几乎被用于各种机床的自动控制。

第二次世界大战后，由于数控和群控机床以及自动线的出现，机床的发展开始进入自动化时代。数控机床是继电子计算机发明之后的一种新型机床，它利用数字控制的原理，将加工程序、要求以及换刀的操作数和字符作为信息存储起来，并根据其发出的指令控制机床按既定的要求进行加工。

数控机床的方案是美国帕森斯在研制检查飞机螺旋桨叶片型面的叶片加工机时向美国空军提出的。在麻省理工的参与和协助下，最终成功1949。1951年，他们正式做出了第一台电子管数控机床样机，成功解决了多品种、小批量加工复杂零件的自动化问题。后来，数控原理一方面从铣床延伸到铣镗床、钻床、车床，另一方面从电子管过渡到晶体管、集成电路。

从1970到1974，由于小型计算机在机床控制中的广泛应用，出现了三次技术突破。第一次是直接数字控制器，使一台小型电子计算机能同时控制多台机床，产生了“群控”；第二次是计算机辅助设计，用光笔设计修改设计计算程序；第三次，根据加工的实际情况和意外变化，自动改变加工用量和切削速度，出现了具有自适应控制系统的机床。

1968年，英国莫林机械公司研制出第一条由数控机床组成的自动线。不久，美国通用电气公司提出“工厂自动化的前提是零件加工的数控化和生产过程的程序控制”。于是，到了70年代中期，出现了自动化车间，自动化工厂已经开始建设。

经过100多年的风风雨雨，机床家族日趋成熟，真正成为机械领域的“机床”。

车床的发展历史

车床的发展大致可以分为四个阶段，原型阶段、基本结构阶段、独立动力阶段、数控阶段，下面将进行论述。

介绍了展览的过程。

车床的诞生不是发明出来的，而是逐渐演变出来的。早在4000年前就有记载，有人利用简单的拉弓原理完成了打钻工作。这是有记载的最早的机床。即使是现在，仍然可以找到人力驱动的手动钻孔机。后来又衍生出车床，用于车削、钻孔木材。英语中车床(Lath的意思是木板)这个名字就是由此而来的。经过几百年的演变，车床的进步非常缓慢。木制床，速度慢，扭矩低，不适合金属切割，除了木工，直到工业革命。这个时期可以称为车床的萌芽时期。

18世纪开始的工业革命，标志着以手工业者为主的农业社会的终结，取而代之的是强调大规模生产的工业社会。由于各种金属制品被广泛使用，为了满足金属零件的加工，车床成为关键设备。18世纪初，床身为金属材质，结构强度变强，更适合金属切削。但由于其结构简单，只能进行车削和螺旋加工。直到19世纪，车床才完全由铁零件组成。再加上丝杠等传动机构的引入，最终开发出了具有基本功能的车床。但由于动力只能靠人力、畜力或水力驱动，所以还是满足不了需求，只能算是刚刚完成基本框架的搭建。

瓦特发明了蒸汽机，让车床靠蒸汽发电，带动车床旋转。这时车床的动力集中在一个地方，再通过皮带和齿轮的传动，分配给全厂的车床。20世纪初，终于研制出了具有独立动力源的普通车床(见图3)，这也将车床带入了一个新的领域。这期间，得益于福特汽车的大规模生产，很多汽车零部件都要用车床加工。为了保证零件的充足供应，供应商必须大量采购车床以满足需求。即使在今天，车床的发展仍然受到汽车工业兴衰的影响。

20世纪中期，计算机被发明出来，很快就被应用到机床上。数控车床逐渐取代传统车床成为工厂的利器，成倍提高了生产效率，大大提高了零件的加工精度。随着计算机软硬件的进步和成熟，许多以前被认为不可能加工的技术被攻克，数控机床的比率成为国家现代化的重要标志。

从历史的角度来看，除了18世纪的工业革命和20世纪汽车工业的兴起，车床的发展主要得益于刀具的进步。早期使用的刀具是碳钢，切削速度只能限制在20m/min以下，加工精度不好。后来的刀具都是合金钢的，到今天还是陶瓷刀具。切削速度提高到了1000m/min以上，所以车床速度越来越高，进给速度越来越快，加工精度也从百年前的1mm大幅提高了0.001mm。除了工具和技术的提升，数控的配合也是进步迅速的最大功臣。