十五世紀的機床雛形,由于制造鐘表和武器的需要,出現了鐘表匠用的螺紋車床和齒輪加工機床,以及水力驅動的炮筒鏜床。1501年左右,意大利人列奧納多·達芬奇曾繪制過車床、鏜床、螺紋加工機床和內圓磨床的構想草圖,其中已有曲柄、飛輪、頂尖和軸承等新機構。中國明朝出版的《天工開物》中也載有磨床的結構(gou),用腳踏的方(fang)法使(shi)鐵(tie)盤旋(xuan)轉,加上沙子和水來剖切玉石(shi)。
工業革命導致了各種機床的產生和改進。十八世紀的工業革命推動了機床的發展。1774年,英國人威爾金森(全名約翰·威爾金森)發明了較精密的炮筒鏜床。次年,他用這臺炮筒鏜床鏜出的汽缸,滿足了瓦特蒸汽機的要求。為了鏜制更大的汽缸,他又于1775年制造了一臺水輪驅動的汽缸鏜床,促進了蒸汽(qi)機的發展。從此,機床(chuang)開始用蒸汽(qi)機通(tong)過曲(qu)軸驅動(dong)。
1797年,英(ying)國(guo)人(ren)莫茲利創制成(cheng)的(de)車床由絲(si)杠傳動刀架(jia),能實現機(ji)(ji)動進給和車削螺(luo)紋,這是機(ji)(ji)床結構的(de)一次重大變(bian)革。莫茲利也因此被稱為“英(ying)國(guo)機(ji)(ji)床工業之父(fu)”。
19世紀,由(you)于紡織(zhi)、動力、交(jiao)通運輸(shu)機械和軍火生產的(de)(de)推(tui)動,各(ge)種類型(xing)的(de)(de)機床相繼出現。1817年(nian),英國人羅伯茨創制龍門刨(bao)床;1818年美國人惠特(te)尼(全名伊萊·惠特尼)制成臥式銑床;1876年,美國制成(cheng)萬能(neng)外(wai)圓磨床;1835和1897年又先后(hou)發明滾齒機(ji)和(he)插齒機(ji)。
工業技術發展的中心,從十九世紀起就悄悄從英國移向美國。在把英國的技術聲望奪過去的人中,惠特尼堪稱佼佼者。惠特尼聰穎過人,具有遠見卓識,他率先研究出了作(zuo)為大規模生產的(de)(de)可更換部件(jian)的(de)(de)系(xi)統(tong)。至今(jin)還很活躍的(de)(de)惠特尼工程(cheng)公司,早在19世紀(ji)四十(shi)年代就研制(zhi)(zhi)成功了一(yi)種(zhong)轉(zhuan)塔(ta)式六(liu)角車床(chuang)。這(zhe)種(zhong)車床(chuang)是隨(sui)著工件(jian)制(zhi)(zhi)做的(de)(de)復雜化(hua)和精細化(hua)而問世的(de)(de),在這(zhe)種(zhong)車床(chuang)中,裝有一(yi)個絞盤,各種(zhong)需要的(de)(de)刀具都安裝在絞盤上,這(zhe)樣,通過旋轉(zhuan)固(gu)定工具的(de)(de)轉(zhuan)塔(ta),就可以把工具轉(zhuan)到所(suo)需的(de)(de)位(wei)置上。
隨著電動機的發明,機床開始先(xian)采用電動機集中(zhong)驅動,后又廣(guang)泛使用單獨(du)電動機驅動。
二十世紀初,為了加工精度更高的工件、夾具和(he)(he)螺紋(wen)加(jia)工工具,相繼(ji)創(chuang)制出坐標鏜床和(he)(he)螺紋(wen)磨床。同時為了(le)適(shi)應汽車和軸承等工業大量生產的需要,又研制出各種(zhong)自動機(ji)床、仿形機(ji)床、組(zu)合機(ji)床和自動生產線。
1900年進入精密化時期。19世紀末到20世紀初,單一的車床已逐漸演化出了銑床、刨床、磨床、鉆床等等,這些主要機床已經基本定型,這樣就為20世紀前期的精密機床和生產機械(xie)化(hua)和半自動化(hua)創(chuang)造了條件。
在20世紀的前20年內,人們主要是圍繞銑床、磨床和流水裝配線展開的。由于汽車、飛機及其發動機生產的要求,在大批加工形狀復雜、高精度及高光潔度的(de)零件時(shi),迫切需(xu)要精密的(de)、自動(dong)的(de)銑床和磨床。由于多螺旋線刀刃銑(xian)刀的(de)(de)問世(shi),基本(ben)上(shang)解(jie)決了(le)單刃(ren)銑(xian)刀所產生的(de)(de)振動和光潔度不高而(er)使銑(xian)床得不到發(fa)展的(de)(de)困(kun)難(nan),使銑(xian)床成為加(jia)工(gong)復雜零件(jian)的(de)(de)重要設備。
被世人譽為“汽車之父”的(de)福特提出:汽車應該是“輕巧的(de)、結實的(de)、可靠(kao)的(de)和便宜的(de)”。為了實現這一目(mu)標,必須研制高效率的(de)磨床,為此(ci),美國人諾頓于1900年用金剛(gang)砂和剛(gang)玉(yu)石制成直徑大而寬(kuan)的(de)砂輪,以(yi)及剛度大(da)而牢(lao)固(gu)的重(zhong)型磨(mo)(mo)床(chuang)。磨(mo)(mo)床(chuang)的發展,使機械制造技(ji)術進入了精密化的新階(jie)段。
1920年進入半自動(dong)化(hua)時期(qi)。在1920年(nian)以后的30年(nian)中,機械制造(zao)技術進入了(le)半自動(dong)化(hua)時期(qi),液(ye)壓(ya)和電氣(qi)元件在機床(chuang)和其他(ta)機械上逐漸得到(dao)了(le)應用(yong)。1938年(nian),液(ye)壓(ya)系統和電磁控制不但促進了(le)新型銑床(chuang)的發明,而且在龍門刨床(chuang)等機床(chuang)上也(ye)推廣使用(yong)。30年(nian)代以后,行程開(kai)關——電(dian)磁閥系統幾(ji)乎用到(dao)各種機床(chuang)的自動(dong)控制上(shang)了。
1950年進入自動(dong)化(hua)時(shi)期(qi)。第二次世界大(da)戰以后(hou),由于數控(kong)(kong)和(he)群(qun)控(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)和(he)自動(dong)線的(de)出(chu)現(xian),機(ji)(ji)(ji)床(chuang)的(de)發展開始進入了自動(dong)化(hua)時(shi)期(qi)。數控(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)是在電(dian)子(zi)計算機(ji)(ji)(ji)發明之后(hou),運用數字(zi)控(kong)(kong)制原理,將加工程序、要(yao)求和(he)更換刀具的(de)操作(zuo)數碼和(he)文(wen)字(zi)碼作(zuo)為信息進行(xing)(xing)存(cun)貯,并按(an)其(qi)發出(chu)的(de)指令控(kong)(kong)制機(ji)(ji)(ji)床(chuang),按(an)既(ji)定的(de)要(yao)求進行(xing)(xing)加工的(de)新式機(ji)(ji)(ji)床(chuang)。
世界第一臺數控機(ji)床(chuang)(銑床(chuang))誕(dan)生(1951年)。數控機(ji)床(chuang)的方案,是美國的帕森斯(全名約翰·帕森斯)在(zai)研(yan)制檢查(cha)飛機(ji)螺旋槳葉剖面輪(lun)廓的(de)板(ban)葉加工(gong)機(ji)時向美(mei)國空軍提出(chu)的(de)。在(zai)麻省理工(gong)學院的(de)參加和協助下(xia),終于在(zai)1949年取得了成(cheng)功。1951年,他們正式制成(cheng)了第(di)一(yi)(yi)臺電(dian)子(zi)管(guan)數控(kong)機(ji)床樣機(ji),成(cheng)功地解決了多(duo)(duo)品種小(xiao)批量(liang)的(de)復雜零件加工(gong)的(de)自動化問(wen)題(ti)。以(yi)后,一(yi)(yi)方(fang)面數控(kong)原理從銑床擴(kuo)展到銑鏜床、鉆(zhan)床和車床,另一(yi)(yi)方(fang)面,則從電(dian)子(zi)管(guan)向晶體管(guan)、集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)方(fang)向過渡。1958年,美(mei)國研(yan)制成(cheng)能(neng)自動更(geng)換刀具,以(yi)進行多(duo)(duo)工(gong)序加工(gong)的(de)加工中(zhong)心(xin)。
世界第一條數控生產線誕生于1968年。英國的(de)毛林斯機(ji)械公(gong)司研制成了第一條數控(kong)機(ji)床組(zu)成的(de)自動線。不久(jiu),美(mei)國通用電氣公(gong)司提(ti)出了“工廠自動化(hua)的(de)先決條件(jian)是(shi)零件(jian)加工過程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)數(shu)控(kong)和生產(chan)過程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)程(cheng)(cheng)(cheng)控(kong)”。于(yu)是(shi),到1970年代中期,出(chu)現了自(zi)(zi)動(dong)化(hua)(hua)車間(jian),自(zi)(zi)動(dong)化(hua)(hua)工廠也已開始建(jian)造。1970年至1974年,由于(yu)小型計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji)廣泛應用于(yu)機(ji)床(chuang)控(kong)制(zhi)(zhi),出(chu)現了三次技術突(tu)破。第一次是(shi)直接數(shu)字控(kong)制(zhi)(zhi)器,使一臺小型電(dian)子計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji)同時(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)多臺機(ji)床(chuang),出(chu)現了“群(qun)控(kong)”;第二(er)次是(shi)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji)輔助設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji),用一支光(guang)筆進行(xing)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)和修改設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)及(ji)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)程(cheng)(cheng)(cheng)序;第三次是(shi)按加工的(de)實際情況及(ji)意外變(bian)化(hua)(hua)反饋并(bing)自(zi)(zi)動(dong)改變(bian)加工用量和切(qie)削速(su)度(du),出(chu)現了自(zi)(zi)適(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統的(de)機(ji)床(chuang)。
經過100多年的風風雨雨,機(ji)床的家族已日漸成(cheng)熟,真(zhen)正成(cheng)了機(ji)械領域的“工作(zuo)母(mu)機(ji)”。