機(jī)床發(fā)展史.doc

機(jī)床發(fā)展史3090644225 黃德安摘要：本文簡述了機(jī)床從古至今的發(fā)展歷程，較詳細(xì)的的介紹了各類機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r及對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的影響。也介紹了現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展趨勢，特別是數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，現(xiàn)代由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床逐步取代傳統(tǒng)的人工手動(dòng)機(jī)床，大大的提高了生產(chǎn)效率和精度。關(guān)鍵詞：機(jī)床 發(fā)展 數(shù)控 History of machine tool3090644225 Huang de anAbstract: This paper introduces the development of universal machine, introduces in detail the development situation and all kinds of machine tools on the influence of modern industry also introduces the development trend of modern machine tools, especially the development of numerical control machine. The modern age as a result of the computer technology and electronic technologys development, the numerically-controlled machine tool substitutes for traditional gradually the man-power manual machine tool, big enhancement production efficiency and precision. Key words: machine tool develop numerical control Key words: machine tool develop numerical control 前言金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱為”工作母機(jī)”或”工具機(jī)”，習(xí)慣上簡稱機(jī)床。普通機(jī)床包括：車床、鏜床、銑床、刨床、磨床、鉆床。現(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。在一般的機(jī)器制造中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的40-60，機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。機(jī)床的發(fā)展有非常悠久的歷史。在古代就有了機(jī)床的應(yīng)用，經(jīng)過兩千年的發(fā)展，機(jī)床已經(jīng)成為了一種不可缺少的工業(yè)生產(chǎn)工具，特別是隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，人類的發(fā)展有邁進(jìn)了一大步。 普通機(jī)床的發(fā)展1、 車床1.1 古代滑輪、弓形桿的“弓車床”早在古埃及時(shí)代，人們已經(jīng)發(fā)明了將木材繞著它的中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)用刀具進(jìn)行車削的技術(shù)。起初，人們是用兩根立木作為支架，架起要車削的木材，利用樹枝的彈力把繩索卷到木材上，靠手拉或腳踏拉動(dòng)繩子轉(zhuǎn)動(dòng)木材，并手持刀具而進(jìn)行切削。這種古老的方法逐漸演化，發(fā)展成了在滑輪上繞二三圈繩子，繩子架在彎成弓形的彈性桿上，來回推拉弓使加工物體旋轉(zhuǎn)從而進(jìn)行車削，這便是“弓車床”。 1.2 中世紀(jì)曲軸、飛輪傳動(dòng)的“腳踏車床”到了中世紀(jì)，有人設(shè)計(jì)出了用腳踏板旋轉(zhuǎn)曲軸并帶動(dòng)飛輪，再傳動(dòng)到主軸使其旋轉(zhuǎn)的“腳踏車床”。16世紀(jì)中葉，法國有一個(gè)叫貝松的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了一種用螺絲杠使刀具滑動(dòng)的車螺絲用的車床，可惜的是，這種車床并沒有推廣使用。 1.3 十八世紀(jì)誕生了床頭箱、卡盤時(shí)間到了18世紀(jì)，又有人設(shè)計(jì)了一種用腳踏板和連桿旋轉(zhuǎn)曲軸，可以把轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能貯存在飛輪上的車床上，并從直接旋轉(zhuǎn)工件發(fā)展到了旋轉(zhuǎn)床頭箱，床頭箱是一個(gè)用于夾持工件的卡盤。 1.4 英國人莫茲利于1797年發(fā)明了劃時(shí)代的刀架車床，這種車床帶有精密的導(dǎo)螺桿和可互換的齒輪。他又在自己的車間里制造了一臺(tái)更加完善的車床，上面的齒輪可以互相更換，可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級(jí)帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。不久，更大型的車床也問世了，為蒸汽機(jī)和其他機(jī)械的發(fā)明立下了汗馬功勞。 1.5 各種專用車床的誕生為了提高機(jī)械化自動(dòng)化程度，1845年，美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床；1848年，美國又出現(xiàn)回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺(tái)單軸自動(dòng)車床，不久他又制成三軸自動(dòng)車床 ；20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有齒輪變速箱的車床。由于高速工具鋼的發(fā)明和電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，車床不斷完善，終于達(dá)到了高速度和高精度的現(xiàn)代水平。 第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效自動(dòng)車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時(shí)，多刀車床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。 2、 鏜床2.1 最早的鏜床設(shè)計(jì)者達(dá)芬奇鏜床被稱為“機(jī)械之母”。達(dá)。芬奇可能是最早的鏜床的設(shè)計(jì)者。他設(shè)計(jì)的鏜床是以水力或腳踏板作為動(dòng)力，鏜削的工具緊貼著工件旋轉(zhuǎn)，工件則固定在起重機(jī)移動(dòng)臺(tái)上。1540年，另一位畫家畫了一幅火工術(shù)的畫，也有同樣的鏜床圖，那時(shí)的鏜床專門用來對(duì)中空鑄件精加工。 2.2 17世紀(jì)，由于軍事上的需要，大炮制造業(yè)的發(fā)展十分迅速，為大炮炮筒加工，鏜床得到了進(jìn)一步發(fā)展。世界上第一臺(tái)真正的鏜床是1775年由威爾金森發(fā)明的。其實(shí)，確切地說，威爾金森的鏜床是一種能夠精密地加工大炮的鉆孔機(jī)，它是一種空心圓筒形鏜桿，兩端都安裝在軸承上。 鏜床為瓦特的蒸汽機(jī)做出了重要貢獻(xiàn)，果說沒有蒸汽機(jī)的話，當(dāng)時(shí)就不可能出現(xiàn)第一次工業(yè)革命機(jī)自身的發(fā)展和應(yīng)用。2.4 1885年，在經(jīng)過人們對(duì)威爾金森的鏜床作了許多改進(jìn)后，終于英國的赫頓發(fā)明了工作臺(tái)升降式鏜床，已成為了現(xiàn)代鏜床的雛型。 3、 銑床19世紀(jì)，英國人為了蒸汽機(jī)等工業(yè)革命的需要發(fā)明了鏜床、刨床，而美國人為了生產(chǎn)大量的武器，則專心致志于銑床的發(fā)明。銑床是一種帶有形狀各異銑刀的機(jī)器，它可以切削出特殊形狀的工件，如螺旋槽、齒輪形等。早在1664年，英國科學(xué)家胡克就依靠旋轉(zhuǎn)圓形刀具制造出了一種用于切削的機(jī)器，這可算是原始的銑床了，但那時(shí)社會(huì)對(duì)此沒有做出熱情的反響。在十九世紀(jì)四十年代，普拉特設(shè)計(jì)了所謂林肯銑床。當(dāng)然，真正確立銑床在機(jī)器制造中地位的，要算美國人惠特尼了。 3.1 第一臺(tái)普通銑床（惠特尼，1818年）1818年，惠特尼制造了世界上第一臺(tái)普通銑床，但是，銑床的專利卻是英國的博德默（帶有送刀裝置的龍門刨床的發(fā)明者）于1839年捷足先“得”的。由于銑床造價(jià)太高，所以當(dāng)時(shí)問津者不多。 3.2 第一臺(tái)萬能銑床沉默一段時(shí)間后，又在美國活躍起來。相比之下，惠特尼和普拉特還只能說是為銑床的發(fā)明應(yīng)用做了奠基性的工作，真正發(fā)明能適用于工廠各種操作的銑床的功績應(yīng)該歸屬美國工程師約瑟夫布朗。1862年，美國的布朗制造出了世界上最早的萬能銑床，這種銑床在備有萬有分度盤和綜合銑刀方面是劃時(shí)代的創(chuàng)舉。萬能銑床的工作臺(tái)能在水平方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，并帶有立銑頭等附件。他設(shè)計(jì)的“萬能銑床”在1867年巴黎博覽會(huì)上展出時(shí)，獲得了極大的成功。同時(shí)，布朗還設(shè)計(jì)了一種經(jīng)過研磨也不會(huì)變形的成形銑刀，接著還制造了磨銑刀的研磨機(jī)，使銑床達(dá)到了現(xiàn)在這樣的水平。 4、 刨床4.1 加工大平面的龍門刨床（1839年）由于蒸汽機(jī)閥座的平面加工需要，從19世紀(jì)初開始，很多技術(shù)人員開始了這方面的研究，其中有理查德羅伯特、理查德普拉特、詹姆斯福克斯以及約瑟夫克萊門特等，他們從1814年開始，在25年的時(shí)間內(nèi)各自獨(dú)立地制造出了龍門刨床。這種龍門刨床是把加工物件固定在往返平臺(tái)上，刨刀切削加工物的一面。但是，這種刨床還沒有送刀裝置，正處在從“工具”向“機(jī)械”的轉(zhuǎn)化過程之中。到了1839年，英國一個(gè)名叫博德默的人終于設(shè)計(jì)出了具有送刀裝置的龍門刨床。 4.2 加工小平面的牛頭刨床國人內(nèi)史密斯從1831年起的40年內(nèi)發(fā)明制造了加工小平面的牛頭刨床，它可以把加工物體固定在床身上，而刀具作往返運(yùn)動(dòng)。此后，由于工具的改進(jìn)、電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，龍門刨床一方面朝高速切割、高精度方向發(fā)展，另一方面朝大型化方向發(fā)展。 5、 磨床5.1 第一臺(tái)磨床（1864年）1864年，美國制成了世界上第一臺(tái)磨床，這是在車床的溜板刀架上裝上砂輪，并且使它具有自動(dòng)傳送的一種裝置。過了12年以后，美國的布朗發(fā)明了接近現(xiàn)代磨床的萬能磨床。 5.2 人造磨石砂輪的誕生（1892年）人造磨石的需求也隨之興起。如何研制出比天然磨石更耐磨的磨石呢？1892年，美國人艾奇遜試制成功了用焦炭和砂制成的碳化硅，這是一種現(xiàn)稱為C磨料的人造磨石；兩年以后，以氧化鋁為主要成份的A磨料又試制成功，這樣，磨床便得到了更廣泛的應(yīng)用。以后，由于軸承、導(dǎo)軌部分的進(jìn)一步改進(jìn)，磨床的精度越來越高，并且向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，出現(xiàn)了內(nèi)圓磨床、平面磨床、齒輪磨床、萬能磨床等等。 6、 鉆床6.1 古代鉆床“弓轆轤”鉆孔技術(shù)有著久遠(yuǎn)的歷史?？脊艑W(xué)家現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，公元前 4000年，人類就發(fā)明了打孔用的裝置。古人在兩根立柱上架個(gè)橫梁，再從橫梁上向下懸掛一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)的錐子，然后用弓弦纏繞帶動(dòng)錐子旋轉(zhuǎn)，這樣就能在木頭石塊上打孔了。不久，人們還設(shè)計(jì)出了稱為“轆轤”的打孔用具，它也是利用有彈性的弓弦，使得錐子旋轉(zhuǎn)。 6.2 第一臺(tái)鉆床（惠特沃斯，1862年）到了1850年前后，德國人馬蒂格諾尼最早制成了用于金屬打孔的麻花鉆；1862年在英國倫敦召開的國際博覽會(huì)上，英國人惠特沃斯展出了由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鑄鐵柜架的鉆床，這便成了近代鉆床的雛形。以后，各種鉆床接連出現(xiàn)，有搖臂鉆床動(dòng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的鉆床、能一次同時(shí)打多個(gè)孔的多空鉆床工具材料和鉆頭的改進(jìn)，加上采用了電動(dòng)機(jī)，大型的高性能的鉆床終于制造出來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展20 世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。1.1 1952年，美國帕森斯公司與麻雀理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作，研制成功一臺(tái)控制三坐標(biāo)立銑床的數(shù)控系統(tǒng)，其插補(bǔ)裝置采用脈沖乘法器，整個(gè)控制裝置由真空管組成，這就是第一代數(shù)控系統(tǒng)。1.2 在那之后隨著自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測量技術(shù)及機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床得到了迅速發(fā)展，不斷地更新?lián)Q代。1959年晶體管元件問世，數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印制板板電路，從此數(shù)控系統(tǒng)跨入第二代。1.3 1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于其體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到了進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)從而發(fā)展到第三代。1.4 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以小型計(jì)算機(jī)代替專用硬接線裝置，以控制軟件實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能的計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)，使數(shù)控機(jī)床進(jìn)入了第四代。 1.5 1970年后前后，美國英特爾公司首先開發(fā)和使用了四位數(shù)微處理器，1974年美、日等國首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)。由于中、大規(guī)模集成電路的集成度和可靠性高、價(jià)格低 廉，所以微處理器數(shù)控系統(tǒng)得到了廣泛地應(yīng)用，從而使數(shù)控機(jī)床進(jìn)入了第五代。結(jié)束語隨著時(shí)代的發(fā)展，機(jī)床已進(jìn)入自動(dòng)化，集成化的發(fā)展路程，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)床生產(chǎn)更加的高效率、高精度。在我們這代人的努力下，我國的機(jī)床技術(shù)必將得到更快的發(fā)展。 參考文獻(xiàn)：1 沈世德，機(jī)械設(shè)