机床发展历史

在15世纪的机床雏形时期,由于制造钟表和武器的需要,出现了钟表制造家使用的螺纹车床和齿轮加工机,以及液压驱动的筒形镗床。大约1501年前,意大利人达芬奇画了车床、镗床、螺纹加工机、内圆磨床的草图,其中有曲柄、飞轮、顶尖、轴承等新机构。中国明代出版的《天工开物》中也包含了研磨机的结构。脚踏旋转铁板,加沙子加水切玉。

工业革命导致了各种机床的出现和改进。18世纪的工业革命促进了机床的发展。1774年,英国人威尔金森(全名约翰·威尔金森)发明了一种更精密的筒式镗床。第二年,他用这台筒式镗床镗出了汽缸,满足了瓦特蒸汽机的要求。为了镗孔更大的气缸,他在1775年建造了水车驱动的气缸镗床,推动了蒸汽机的发展。此后,机床由蒸汽机通过曲轴驱动。

1797年,英国人Maudslay制造的车床由丝杠驱动,可以实现机动进给和螺纹车削,这是机床结构的重大变革。Maudslay因此被称为“英国机床工业之父”。

19世纪,由于纺织、电力、运输机械和军火生产的推动,各种类型的机床相继出现。1817年,英国人罗伯茨创造了刨床;1818美国惠特尼(全名伊莱·惠特尼)做了一台卧式铣床;1876年,美国制造了万能外圆磨床;1835和1897年先后发明了滚齿机和插齿机。

从19世纪开始,工业技术发展的中心已经悄悄地从英国转移到了美国。惠特尼是夺走英国科技声誉的人中的佼佼者。惠特尼才华横溢,深谋远虑,他率先开发了该系统,作为大规模生产的可替换部件。至今仍很活跃的惠特尼工程公司早在65438+20世纪40年代就成功研制出转塔六角车床。这种车床是随着工件制作的复杂化和精细化而出现的。在这台车床上,安装了一个绞盘,绞盘上安装了各种必要的工具,通过旋转固定工具的转塔,就可以将工具转到需要的位置。

随着电动机的发明,机床开始首先由集中电机驱动,然后广泛由单电机驱动。

20世纪初,为了以更高的精度加工工件、夹具和螺纹加工工具,坐标镗床和螺纹磨床相继问世。同时,为了满足汽车和轴承行业大批量生产的需要,开发了各种自动机床、仿形机床、组合机床和自动生产线。

1900进入精准期。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进入半自动期。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。

1950进入自动化时期。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。

世界上第一台数控机床(铣床)诞生(1951年)。数控机床的方案是美国的帕森斯(全名约翰·帕森斯)在研制检查飞机螺旋桨叶片型面的平板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。1958年,美国研制出能自动换刀进行多工序加工的加工中心。

世界上第一条数控生产线诞生于1968。英国莫林机械公司开发了第一条由数控机床组成的自动生产线。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”。结果,到1970年代中期,自动化车间出现了,自动化工厂的建设也开始了。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。

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”。