你了解車床和鏜床的“前世今生”嗎？

　　【機床商務網欄目 本站速遞】機床工具工業是公認的基礎裝備制造業，是戰略性產業，是國民經濟的脊柱產業。建國60年來，在黨和的關懷下，中國機床工具行業歷經幾代人的拼搏，從無到有、從有到大，發生了天翻地覆的變化，如今發展成為產品布局合理、門類齊全、具有較大經濟效益的產業。根據我國機床型號編制方法，可將機床分為11大類：車床，鉆床，鏜床，磨床，齒輪加工機，螺紋加工機床，銑床，刨插床，拉床，鋸床和其他機床。在每一類機床中，又按工藝范圍，布局型式和結構性能分為若干組，每一組又分為若干個系列。但是小編相信大多數人都不可能了解所有機床的發展史，今天就讓小編就跟大家先來聊一下車床和鏜床的歷史故事。
 

　　車床
 

　　車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用廣的一類機床。
 

　　1、古代滑輪、弓形桿的“弓車床”。早在古埃及時代，人們已經發明了將木材繞著它的中心軸旋轉時用刀具進行車削的技術。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，靠手拉或腳踏拉動繩子轉動木材，并手持刀具而進行切削。
 

　　這種古老的方法逐漸演化，發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從而進行車削，這便是“弓車床”。
 

　　2、中世紀曲軸、飛輪傳動的“腳踏車床”。到了中世紀，有人設計出了用腳踏板旋轉曲軸并帶動飛輪，再傳動到主軸使其旋轉的“腳踏車床”。16世紀中葉，法國有一個叫貝松的設計師設計了一種用螺絲杠使刀具滑動的車螺絲用的車床，可惜的是，這種車床并沒有推廣使用。
 

　　3、十八世紀誕生了床頭箱、卡盤。到了18世紀，又有人設計了一種用腳踏板和連桿旋轉曲軸，可以把轉動動能貯存在飛輪上的車床上，并從直接旋轉工件發展到了旋轉床頭箱，床頭箱是一個用于夾持工件的卡盤。
 

　　4、1797年英國人莫茲利發明了劃時代的刀架車床，這種車床帶有精密的導螺桿和可互換的齒輪。
 

　　莫茲利生于1771年，18歲的時候，他是發明家布拉默的得力助手。據說，布拉默原先一直是干農活的，16歲那年因一次事故致使右踝傷殘，才不得不改行從事機動性不強的木工活。他的項發明便是1778年的抽水馬桶，莫茲利開始一直幫助布拉默設計水壓機和其他機械，直到26歲才離開布拉默，因為布拉默粗暴地拒絕了莫利茲提出的把工資增加到每周30先令以上的請求。
 

　　就在莫茲利離開布拉默的那一年，他制成了臺螺紋車床，這是一臺全金屬的車床，能夠沿著兩根平行導軌移動的刀具座和尾座。導軌的導向面是三角形的，在主軸旋轉時帶動絲杠使刀具架橫向移動。這是近代車床所具有的主要機構，用這種車床可以車制任意節距的精密金屬螺絲。
 

　　3年以后，莫茲利在他自己的車間里制造了一臺更加完善的車床，上面的齒輪可以互相更換，可改變進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帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。不久，更大型的車床也問世了，為蒸汽機和其他機械的發明立下了汗馬功勞。
 

　　5、各種專用車床的誕生為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床；1848年，美國又出現回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。由于高速工具鋼的發明和電動機的應用，車床不斷完善，終于達到了高速度和高精度的現代水平。
 

　　次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。
 

　　6、車床依用途和功能區分為多種類型。
 

　　普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。
 

　　轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產。
 

　　自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。
 

　　多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。
 

　　仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型。
 

　　立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉工作臺上，刀架在橫梁或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。
 

　　鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。
 

　　專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。
 

　　聯合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站上的修配工作。
 

　　鏜床
 

　　工場手工業雖然是相對落后的，但是它卻訓練和造就了許許多多的技工，他們盡管不是專門制造機器的行家里手，但他們卻能制造各種各樣的手工器具，例如刀、鋸、針、鉆、錐、磨以及軸類、套類、齒輪類、床架類等等，其實機器就是由這些零部件組裝而成的。
 

　　1、早的鏜床設計者——達·芬奇鏜床被稱為“機械之母”。說起鏜床，還先得說說達·芬奇。這位傳奇式的人物，可能就是早用于金屬加工的鏜床的設計者。他設計的鏜床是以水力或腳踏板作為動力，鏜削的工具緊貼著工件旋轉，工件則固定在用起重機帶動的移動臺上。1540年，另一位畫家畫了一幅《火工術》的畫，也有同樣的鏜床圖，那時的鏜床專門用來對中空鑄件進行精加工。
 

　　2、為大炮炮筒加工而誕生的臺鏜床(威爾金森，1775年)。到了17世紀，由于軍事上的需要，大炮制造業的發展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人們亟需解決的一大難題。
 

　　世界上臺真正的鏜床是1775年由威爾金森發明的。其實，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，它是一種空心圓筒形鏜桿，兩端都安裝在軸承上。
 

　　1728年，威爾金森出生在美國，在他20歲時，遷到斯塔福德郡，建造了比爾斯頓的座煉鐵爐。因此，人稱威爾金森為“斯塔福德郡的鐵匠大師”。1775年，47歲的威爾金森在他父親的工廠里經過不斷努力，終于制造出了這種能以罕見的精度鉆大炮炮筒的新機器。有意思的是，1808年威爾金森去世以后，他就葬在自己設計的鑄鐵棺內。
 

　　3、鏜床為瓦特的蒸汽機做出了重要貢獻。如果說沒有蒸汽機的話，當時就不可能出現次工業革命的浪潮。而蒸汽機自身的發展和應用，除了必要的社會機遇之外，技術上的一些前提條件也是不可忽視的，因為制造蒸汽機的零部件，遠不像木匠削木頭那么容易，要把金屬制成一些特殊形狀，而且加工的精度要求又高，沒有相應的技術設備是做不到的。比如說，制造蒸汽機的汽缸和活塞，活塞制造過程中所要求的外徑的精度，可以從外面邊量尺寸邊進行切削，但要滿足汽缸內徑的精度要求，采用一般加工方法就不容易做到了。
 

　　斯密頓是十八世紀的機械技師。斯密頓設計的水車、風車設備達43件之多。在制作蒸汽機時，斯密頓感棘手的是加工汽缸。要想將一個大型的汽缸內圓加工成圓形，是相當困難的。為此，斯密頓在卡倫鐵工廠制作了一臺切削汽缸內圓用的特殊機床。用水車作動力驅動的這種鏜床，在其長軸的前端安裝上刀具，這種刀具可以在汽缸內轉動，以此就可以加工其內圓。由于刀具安裝在長軸的前端，就會出現軸的撓度等問題，所以，要想加工出真正圓形的汽缸是十分困難的。為此，斯密頓不得不多次改變汽缸的位置進行加工。
 

　　對于這個難題，威爾金森于1774年發明的鏜床起了很大的作用。這種鏜床利用水輪使材料圓筒旋轉，并使其對準中心固定的刀具推進，由于刀具與材料之間有相對運動，材料就被鏜出度很高的圓柱形孔洞。當時、用鏜床做出直徑為72英寸的汽缸，誤差不超過六便士硬幣的厚度。用現代技術衡量，這是個很大的誤差，但在當時的條件下，能達到這個水平，已經是很不簡單了。
 

　　但是，威爾金森的這項發明沒有申請保護，人們紛紛仿造它，安裝它。1802年，瓦特也在書中談到了威爾金森的這項發明，并在他的索霍鐵工廠里進行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽機的汽缸和活塞時，也應用了威爾金森這架神奇的機器。原來，對活塞來說，可以在外面一邊量著尺寸，一邊進行切削，但對汽缸就不那么簡單了，非用鏜床不可。當時，瓦特就是利用水輪使金屬圓筒旋轉，讓中心固定的刀具向前推進，用以切削圓筒內部，結果，直徑75英寸的汽缸，誤差還不到一個硬幣的厚度，這在當對是很先進的了。
 

　　4、工作臺升降式鏜床誕生(赫頓，1885年)在以后的幾十年間，人們對威爾金森的鏜床作了許多改進。1885年，英國的赫頓制造了工作臺升降式鏜床，這已成為了現代鏜床的雛型。
 

　　(本文資料來源知乎)