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,用(yong)腳踏的方法使鐵盤旋轉,加上(shang)沙子和水來剖切玉(yu)石。
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,促進了蒸汽機(ji)(ji)的發(fa)展。從此,機(ji)(ji)床(chuang)開始用蒸汽機(ji)(ji)通過(guo)曲(qu)軸驅動。
1797年,英國人莫茲(zi)利創(chuang)制成(cheng)的(de)車床(chuang)由(you)絲杠傳動(dong)刀架,能實(shi)現機(ji)動(dong)進給和(he)車削螺紋,這是機(ji)床(chuang)結(jie)構的(de)一次重大變革(ge)。莫茲(zi)利也因(yin)此被稱(cheng)為“英國機(ji)床(chuang)工業(ye)之父”。
19世紀(ji),由于紡織、動力、交通運輸機械和(he)軍火生產的(de)推動,各種(zhong)類型的(de)機床(chuang)相繼出(chu)現。1817年,英國人(ren)羅伯茨創制龍門刨床;1818年美國人惠特尼(ni)(全名伊萊(lai)·惠特尼(ni))制成臥式銑床(chuang);1876年,美國制成(cheng)萬能外圓磨床;1835和1897年又先后發(fa)明(ming)滾(gun)齒機(ji)和插齒機(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(xian)研(yan)究(jiu)出了(le)作為大規模生產的(de)(de)(de)(de)(de)可更換部(bu)件的(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統。至今(jin)還很活躍的(de)(de)(de)(de)(de)惠特尼工(gong)程公司,早在19世紀四(si)十年代(dai)就(jiu)研(yan)制成功了(le)一種(zhong)轉(zhuan)塔式六(liu)角車(che)床。這(zhe)種(zhong)車(che)床是隨著工(gong)件制做(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)雜(za)化和精細(xi)化而問世的(de)(de)(de)(de)(de),在這(zhe)種(zhong)車(che)床中(zhong),裝有一個絞盤(pan),各種(zhong)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)刀具(ju)(ju)都安(an)裝在絞盤(pan)上(shang),這(zhe)樣,通(tong)過旋轉(zhuan)固定工(gong)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)塔,就(jiu)可以把工(gong)具(ju)(ju)轉(zhuan)到(dao)所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)位置上(shang)。
隨著電動機的發明,機床開(kai)始(shi)先采用電(dian)動機集中驅(qu)動,后又廣(guang)泛使用單獨電(dian)動機驅(qu)動。
二十世紀初,為了加工精度更高的工件、夾具和螺紋(wen)加工工具,相(xiang)繼(ji)創制出坐(zuo)標鏜床和螺紋磨床。同時為了(le)適(shi)應汽車和軸承(cheng)等工業大量生產的需要,又研制出各種(zhong)自動(dong)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)、仿形(xing)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)、組合機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)和自動(dong)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(he)生產機械化(hua)和(he)半(ban)自動化(hua)創造了條件。
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(jie)度的(de)零件時(shi),迫切需(xu)要精密(mi)的(de)、自動的(de)銑床和磨床。由于多(duo)螺旋(xuan)線刀刃(ren)銑刀的問世,基(ji)本上解決了單刃(ren)銑刀所產生的振動和光(guang)潔(jie)度(du)不高而使銑床得(de)不到發展(zhan)的困難,使銑床成(cheng)為加(jia)工(gong)復雜零(ling)件(jian)的重要設備。
被世人譽為“汽(qi)車(che)(che)之父(fu)”的(de)(de)(de)(de)福特提出(chu):汽(qi)車(che)(che)應(ying)該是(shi)“輕巧的(de)(de)(de)(de)、結實的(de)(de)(de)(de)、可靠的(de)(de)(de)(de)和便宜(yi)的(de)(de)(de)(de)”。為(wei)了實現這一目標,必須研制(zhi)(zhi)高效率的(de)(de)(de)(de)磨床,為(wei)此(ci),美國人諾頓于1900年用金剛(gang)(gang)砂和剛(gang)(gang)玉石制(zhi)(zhi)成直徑大而寬的(de)(de)(de)(de)砂輪,以及(ji)剛度大而牢固的(de)重型磨床。磨床的(de)發展,使機(ji)械制(zhi)造技術(shu)進入了精密化(hua)的新階段(duan)。
1920年進入半自動化時期(qi)。在1920年(nian)以(yi)后(hou)的(de)30年(nian)中,機(ji)械(xie)制造技術(shu)進(jin)入了半自動化時期(qi),液壓(ya)(ya)和(he)(he)電(dian)氣元件在機(ji)床(chuang)和(he)(he)其他(ta)機(ji)械(xie)上(shang)(shang)逐漸得到了應用。1938年(nian),液壓(ya)(ya)系統和(he)(he)電(dian)磁控制不但(dan)促進(jin)了新型銑床(chuang)的(de)發明,而且(qie)在龍門刨床(chuang)等機(ji)床(chuang)上(shang)(shang)也(ye)推廣使用。30年(nian)代以(yi)后(hou),行(xing)程開(kai)關——電磁閥系統幾乎(hu)用(yong)到各(ge)種機床的自(zi)動控制上了。
1950年進入自動化(hua)時(shi)期。第二次世界大戰(zhan)以后(hou)(hou),由(you)于(yu)數控和群控機(ji)床(chuang)(chuang)和自動線的(de)出現,機(ji)床(chuang)(chuang)的(de)發(fa)展(zhan)開始進(jin)(jin)(jin)入了自動化(hua)時(shi)期。數控機(ji)床(chuang)(chuang)是在電子計(ji)算機(ji)發(fa)明之后(hou)(hou),運用數字控制(zhi)原理(li),將加工(gong)程(cheng)序、要求和更換刀具的(de)操作數碼和文(wen)字碼作為信(xin)息進(jin)(jin)(jin)行(xing)存(cun)貯,并(bing)按(an)(an)其發(fa)出的(de)指令控制(zhi)機(ji)床(chuang)(chuang),按(an)(an)既定的(de)要求進(jin)(jin)(jin)行(xing)加工(gong)的(de)新式機(ji)床(chuang)(chuang)。
世界第一臺數控機床(chuang)(銑床(chuang))誕生(1951年)。數控機床(chuang)的方(fang)案,是美(mei)國的帕森斯(全(quan)名約翰·帕森斯(si))在(zai)研(yan)制檢查飛機(ji)螺(luo)旋槳(jiang)葉(xie)剖面(mian)輪廓的(de)板葉(xie)加(jia)工機(ji)時向美國空軍提出的(de)。在(zai)麻省理工學(xue)院的(de)參加(jia)和(he)協助下,終(zhong)于在(zai)1949年(nian)(nian)取得了成(cheng)功。1951年(nian)(nian),他們(men)正式(shi)制成(cheng)了第一臺電子管數控機(ji)床(chuang)樣機(ji),成(cheng)功地解決(jue)了多品種(zhong)小批(pi)量的(de)復雜零件加(jia)工的(de)自動化(hua)問題(ti)。以后,一方面(mian)數控原理從(cong)銑(xian)床(chuang)擴展到銑(xian)鏜床(chuang)、鉆(zhan)床(chuang)和(he)車床(chuang),另一方面(mian),則從(cong)電子管向晶體管、集成(cheng)電路(lu)方向過渡。1958年(nian)(nian),美國研(yan)制成(cheng)能(neng)自動更換(huan)刀(dao)具(ju),以進(jin)行多工序加(jia)工的(de)加工中心。
世界第一條數控生產線誕生于1968年。英國的(de)毛(mao)林斯機械公司(si)研制成了第一條數(shu)控(kong)機床組成的(de)自動線。不久,美國通用(yong)電氣公司(si)提出了“工(gong)廠自(zi)動化的(de)(de)先決條件(jian)是(shi)零件(jian)加(jia)(jia)工(gong)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)數控和生(sheng)產過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)程(cheng)控”。于(yu)是(shi),到1970年(nian)代中期,出(chu)現(xian)(xian)了自(zi)動化(hua)(hua)(hua)車間,自(zi)動化(hua)(hua)(hua)工(gong)廠也(ye)已開始建造(zao)。1970年(nian)至(zhi)1974年(nian),由(you)于(yu)小型計(ji)(ji)算機廣(guang)泛應(ying)用于(yu)機床(chuang)(chuang)(chuang)控制,出(chu)現(xian)(xian)了三(san)次技(ji)術突破(po)。第(di)一(yi)次是(shi)直接數字控制器,使一(yi)臺小型電子計(ji)(ji)算機同時控制多臺機床(chuang)(chuang)(chuang),出(chu)現(xian)(xian)了“群控”;第(di)二次是(shi)計(ji)(ji)算機輔助設(she)(she)(she)計(ji)(ji),用一(yi)支光筆進行設(she)(she)(she)計(ji)(ji)和修改設(she)(she)(she)計(ji)(ji)及計(ji)(ji)算程(cheng)序;第(di)三(san)次是(shi)按加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)實際情況及意外變化(hua)(hua)(hua)反(fan)饋(kui)并自(zi)動改變加(jia)(jia)工(gong)用量和切削速度,出(chu)現(xian)(xian)了自(zi)適控制系統的(de)(de)機床(chuang)(chuang)(chuang)。
經過100多年(nian)的(de)風(feng)(feng)風(feng)(feng)雨雨,機(ji)床的(de)家族已日漸成(cheng)熟,真正成(cheng)了機(ji)械領域的(de)“工作母機(ji)”。