两千年前,机床的原型
人类从猿进化而来是靠我们的手,但如果只靠我们的手是不行的,所以我们必须有工具来帮助。想想我们祖先的智慧,为了更方便地用工具加工,2000年前就发明了最早的树型机床原型。
作为一个原型,它仍然很粗糙,你可以从照片上看到。操作时,用脚踩在绳下的环上,用树枝的韧性带动工件旋转,用石头或贝壳作刀具沿杆切割。
树木车床,确如其名,在十三世纪,踏板车床出现了。
十三世纪,也正在开发一个原型机器,你不能总是挂在树上吧,这个时候有曲轴和飞轮驱动的脚踏板旋转,然后开车到主轴旋转“自行车床”,又称作为弹性杆栏车床,但除了该工具是真正由金属制成,这与原来的工作原理是完全一样的。
1395年德国出现了棒棒机床
这时,你只要踩在踏板上,你头上的木条,它会给你带来动力,此时的机床原型主要用于木材加工。
好了,我们再来谈谈中国。在明代同期出版了一本精彩的书叫《天工开物》,讲述明朝中古及以前的技术, 你可以看看。
本书还记载了磨床的结构,磨床采用类似中世纪欧洲踏板机床的原理,用踏板法旋转金属盘,配合砂子和水加工玉石来实现。
天宫开乌磨床结构
用土堆切玉,你可以看到熟悉的踏板,同样可以用土墩(工具)代替。
“天开始”,“图巴丘”
看右边桌子上的冲床。尺寸和型号都有。看玉的大小来选择合适的工具。
《天与地的构造》《冲图》
这与现代加工中的切割相似。内在的玉被一个又一个的特殊的磨损,这也是对古代工匠的一个挑战。
让我们再来看看欧洲。一位名叫贝松的法国人设计了一台车床,通过将工具滑入螺钉来车削螺钉。工具最后不再固定在一个位置。看介绍,还没有普及,我也不知道为什么。
蒸汽机的出现,让机床进入了一个全新的时代
让我们先看看这张照片,相信很多学生都有印象,让我们回顾一下这个故事。
一天晚上,关于瓦特和儿时茶壶的故事,瓦特和一个小女孩在家里喝茶。瓦特不停地摆弄茶壶盖,打开茶壶一段时间,盖了一会儿,当他堵住茶壶的嘴时,水蒸气打开了茶壶的盖子。她旁边的祖母对瓦特的无聊感到非常不满意,因此她训斥了他。瓦特不介意,他全神贯注于蒸汽的力量,从那时起,他就想出了制造蒸汽机的主意。
《瓦特与蒸汽机》
当然,历史绝非如此简单。瓦特吸收了前任的成就和他个人的努力,改进了蒸汽机的各个部分,提高了动力效率。瓦特发明蒸汽机的故事并不那么戏剧化,但它远比童话故事精彩得多。
1763年,格拉斯哥大学雇佣了一位名叫瓦特的技术员,他的任务是维修,更像是修理学校里新来的蒸汽机。一根湿绳子把各个部分绑在一起,但总是坏。
纽科门蒸汽机是瓦特蒸汽机的前身,瓦特在纽科门的设计中改进了汽缸部分。然而,研究和开发的反复失败的主要原因之一是手工锤打的锡缸总是漏水。
詹姆斯·瓦特,蒸汽机的发明者之一
此时,威尔金森的出现对瓦尔蒸汽机的改进起到了很大的作用。虽然瓦特仍然为他的3:8英寸厚的真正圆筒感到骄傲,威尔金森已经有了他自己的车床。
作为钢铁大师,威尔金森于1774年发明了镗床,这是世界上第一台真正意义上的镗床。
威尔金森发明的炮筒镗床,最初用来铸造军火
1775年,威尔金森用这个桶的缸体改造了水外缸,满足了瓦特蒸汽机的要求。Wilkinson当然是一个商人,也获得了蒸汽机汽缸的独家供应权。
对于较大的缸孔系统,同年,他制造的水轮驱动的汽缸镗床,促进了蒸汽机的发展。此后,机器开始与蒸汽机,蒸汽机和机床为这些目的驱动的曲轴,互助,推动一场轰轰烈烈的工业革命到极致的共同发展。
威尔金森大型气缸镗床,改进的瓦特蒸汽机,用气缸钻孔机安装的气缸制成。
工业革命时期机床的发明
莫仕莱名和机器是从自然分不开的,父机床行业1797取得的第一螺纹切削车床,利用该螺钉和杆的,滑动支承件 – 莫氏支架和轨道,螺纹车削不同的间距。
莫兹利1797车床
此后,莫兹利并继续对车床进行改进;车床通过在他的制造,与固体铸铁床架,而不是三角形的铁棒,与该交换空转齿轮,而不是替换螺纹转向不同螺距的不同的间距。这是现代车的雏形,为英国工业革命的重要。
莫兹利1800车床
19世纪的时代,由于各行业的发展,有必要应用于不同类型的机床。1817年,罗伯茨发明了龙门车床,美国制造的Whitney制造了一种卧式车床,可分别适用于不同行业零件的制造要求。随着工业革命的发展,机床不断发展。
罗伯茨龙门车床
惠特尼卧式铣床
十九世纪最优秀的机械工程师应该算上惠特沃斯,1834年他制造了一台长机器,它的长度大约是千分之一英寸。1835年,惠特沃斯在32岁时发明了齿轮滚齿机.还建议所有机床制造商使用与标准螺纹相同的标准螺纹尺寸,供各国使用。
惠特尼发明的测长机
1845年,美国的菲奇发明转塔式六角车床, 提高了机械化自动化程度(下图)。
美国的斯潘塞在1873年,制成一台单轴自动车床,后来他又制成三轴自动车床。
斯潘塞机床
工业革命本身就是一种爆炸性的发展。在这场大爆炸中,这一时期的机床在不断变化,为了更有效、更持续地改进工业和生产,这些机床的发明者同时也在生产。
随着汽车的发展,该机还从蒸汽动力升级来驱动马达,这又是一个跨时代的改进可以从人体中可以看出,从蒸汽到电力驱动的液压驱动,这个过程人类走了几百几年的时间。
一个“给世界装上轮子”的人–亨利福特
如果我们要挑出那些对我们所有人的生活产生过影响的人,亨利福特是不会被忽视的。100年后的历史学家很可能得出这样的结论:即使在今天,福特汽车对世界各地的所有制造业都有最大的影响,因为他开始采用一种新的汽车制造方式。
亨利福特
福特曾建议汽车应该“轻便、坚固、可靠和便宜”。为了实现这一目标,我们必须发展高效磨床,为此,美国人诺顿在1900年与金刚砂并取得大直径,宽轮的刚玉,以及刚性和固体重型磨床。磨床的发展,精密机械制造技术已经进入了一个新的阶段。
根据福特的建议发明的磨床
制造工具的改进也促进了制造方法本身的改变,从生产汽车的12小时到生产汽车的1小时。1908年10月,第一辆标准车福特(Ford)t型沿着装配线行驶。
1913年福特对装配汽车的整个过程进行了改革。被绳子缠住的汽车的一部分被拖到工人身边,工人们一次只组装了一部分。不久,福特每年生产数十万辆汽车,这在当时是一项出色的成就。这是真正意义上的第一条生产线。
福特与汽车的他发明的流水线
流水线极大地提高了制造业的生产效率
装配线的装配成为工厂的标准配置
驶下流水线的汽车
数控机床的发展
经过多年的二战,制造业保持了战前的发展水平。通过电动机床的手工操作,操作人员将按照设计图纸的要求加工零件。虽然这种生产方法比蒸汽时代更有效率,但人类的心永远不会满足。
如何更快、更高效,如何解决一些在制造中无法解决的工艺问题,这一点非常重要。
二战后的各种发动机(下图)
数控机床的出现也得益于美军,没有美军的需求,就没有数控机床的研发。
在20世纪40年代末期,一个叫帕森斯的美国工程师构思了一种方法,在一张硬纸卡上打孔来表示需要加工的零件几何形状,利用一张硬卡来控制机床的动作,虽然别人最初只是想一下而已。
帕森斯在1948年向空军展示了他的想法,空军对此表示了极大的兴趣,因为空军正在寻找一种先进的处理方法,希望解决飞机模型的加工问题。
由于形状复杂,精度高,通用设备难以适应模型,美国空军立即委托和赞助这个纸板数控机床技术的研究和开发的麻省理工学院。
终于在1952年,麻省理工学院和帕森斯成功地开发了第一台演示机器。由于电子管元件数量众多,控制装置比机床本体大。
自1960年以来,各国相继开发、生产和使用了数控机床。1968年,北京第一机床厂研制出第一台数控机床。1974年,微处理器直接应用于数控机床,进一步推动了数控机床的普及和快速发展。
早期生产的数控机床,全部由军方用于军事产品
数控机床也经历了六代的发展。前三代为第一阶段,数控系统主要由硬件连接组成,称为硬件数控,最后三代称为计算机数控,其功能主要由软件完成。自1990年以来,数控机床采用了通用的数控系统。
近20年来,随着科学技术的发展,先进制造技术的兴起和成熟,对数控技术提出了更高的要求。
智能化时代的百家争鸣
即使电脑有操作系统,当然数控机床也不想落后。2003年在米兰举行的emo展览会上,瑞士mikron公司首次引入了智能机床的概念。现在说起这个品牌的机床只能用高端来形容。
2006年,在美国举行的第26届芝加哥国际机床制造技术展览会上,日本Mazak公司展示了以“智能机床”的名义拥有四大智能的数控机床,这代表了数控机床的未来发展。
数控机床将不重复的重要性,拿着微金工“东芝事件”为例,之前致信,这是绝对重要的是帮助装备国家经济建设和国防建设。
因此,各国竞相开发高端智能数控机床和系统,其中德国和日本发展势头最快,大量产品出口国外市场。
随着数控机床在世界各国的发展,日本的Mori Maji、日本的Mazak、德国的Gitemai等多家与日、德混为一谈的机床制造商,以及以沈阳机床为代表的一批优秀的机床企业也相继出现在中国。
但是,在数据方面,西门子,发那科等日本巨头对美德的数控技术垄断,造成高价进口中国企业的技术,成为“贴牌”巨人机床制造商在世界上,甚至更好比生产的高档数控机床普通盈利机器奇怪的现象。
在中国制造业2025年行动计划中,智能数控机床和基本制造设备行业被列为中国制造业的战略领域之一。工业转型和发展离不开机器的运转,但国外也不会轻易为我们提供最先进的产品和高端技术。没有高质量的国内产品,从国外进口的产品和技术将成为制造业转型升级的致命弱点。因此,智能数控机床必须成为制造业拥抱智能制造的坚实基础。
机床的每一次大规模发展都与当时的时代格局密切相关,有了这一轮东风智能数控机床,让我们拭目以待它们会走向何方。
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