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(mo)床(chuang)的結構(gou),用腳踏(ta)的方法使鐵盤旋轉,加(jia)上沙(sha)子(zi)和(he)水來剖切玉石。
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)的發展。從此,機(ji)床(chuang)開(kai)始用(yong)蒸汽機(ji)通過曲軸(zhou)驅動(dong)。
1797年,英國(guo)人莫茲利(li)創(chuang)制成的車(che)床(chuang)由絲(si)杠傳(chuan)動刀(dao)架,能(neng)實現機動進(jin)給和車(che)削(xue)螺紋,這是機床(chuang)結(jie)構的一次重(zhong)大變革。莫茲利(li)也因此被稱為“英國(guo)機床(chuang)工業之(zhi)父”。
19世紀,由于紡(fang)織、動(dong)力、交通運輸(shu)機械(xie)和軍火生產的(de)推動(dong),各種類型的(de)機床(chuang)相繼出現(xian)。1817年,英國人羅(luo)伯茨創制龍門刨床;1818年美(mei)國人惠特尼(全(quan)名(ming)伊萊·惠特尼(ni))制成臥式銑(xian)床(chuang);1876年(nian),美國制成萬能外圓(yuan)磨(mo)床;1835和1897年又先后(hou)發明(ming)滾齒(chi)機和(he)插(cha)齒機。
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(ta)率先研(yan)究出(chu)了(le)作為大規模生產的(de)(de)可更(geng)換(huan)部(bu)件(jian)的(de)(de)系統(tong)。至今還很活(huo)躍的(de)(de)惠特尼(ni)工程公司,早在(zai)19世(shi)紀四十(shi)年代就研(yan)制成(cheng)功了(le)一種轉(zhuan)塔式六(liu)角車(che)(che)床(chuang)。這種車(che)(che)床(chuang)是隨著(zhu)工件(jian)制做的(de)(de)復(fu)雜化和精細化而(er)問世(shi)的(de)(de),在(zai)這種車(che)(che)床(chuang)中,裝有一個絞盤,各種需要的(de)(de)刀具(ju)都安裝在(zai)絞盤上(shang),這樣,通過旋轉(zhuan)固定工具(ju)的(de)(de)轉(zhuan)塔,就可以把工具(ju)轉(zhuan)到(dao)所需的(de)(de)位置上(shang)。
隨著電動機的發明,機床開始(shi)先采(cai)用電(dian)動(dong)機集(ji)中驅動(dong),后又廣泛使用單獨(du)電(dian)動(dong)機驅動(dong)。
二十世紀初,為了加工精度更高的工件、夾具(ju)和螺紋加工工具(ju),相繼創制出(chu)坐標鏜床和螺紋(wen)磨床。同(tong)時(shi)為了適(shi)應汽車和(he)軸承等工(gong)業大量生產的需要,又(you)研(yan)制出各種自(zi)動機(ji)床、仿形機(ji)床、組合機(ji)床和(he)自(zi)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(he)(he)生產機械化(hua)(hua)和(he)(he)半自動化(hua)(hua)創造(zao)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)度的零件(jian)時,迫(po)切需要精密的、自動的銑床和磨床。由于(yu)多螺旋(xuan)線刀刃銑刀的(de)問世,基本上解決(jue)了(le)單刃銑(xian)(xian)(xian)刀所產生(sheng)的(de)振動(dong)和光(guang)潔度不高而使銑(xian)(xian)(xian)床(chuang)得不到發(fa)展的(de)困難,使銑(xian)(xian)(xian)床(chuang)成為(wei)加工復雜零件的(de)重要設備。
被世人譽為“汽車之父”的福特提出:汽車應該是(shi)“輕巧的、結實(shi)的、可靠(kao)的和便宜(yi)的”。為了實(shi)現這一目標,必須研制(zhi)高效(xiao)率的磨床,為此,美國(guo)人諾(nuo)頓于(yu)1900年(nian)用金剛砂和剛玉(yu)石(shi)制(zhi)成直徑大而寬的砂輪,以及剛(gang)度大而牢固的重型磨床(chuang)。磨床(chuang)的發(fa)展,使機械制造技(ji)術進入了精密化的新階段(duan)。
1920年進入半自動(dong)化時(shi)期。在(zai)(zai)1920年(nian)以后的(de)30年(nian)中,機械(xie)制造技術(shu)進(jin)入了(le)半自動(dong)化時(shi)期,液壓和電氣元件在(zai)(zai)機床和其他機械(xie)上(shang)逐漸得到了(le)應用。1938年(nian),液壓系統和電磁控制不(bu)但促進(jin)了(le)新(xin)型銑床的(de)發(fa)明,而且在(zai)(zai)龍(long)門刨床等機床上(shang)也(ye)推廣(guang)使用。30年(nian)代以后,行程開(kai)關——電磁(ci)閥系統(tong)幾(ji)乎(hu)用到各(ge)種(zhong)機床的(de)自動控制上(shang)了。
1950年進入自動(dong)化時期。第二次世(shi)界大戰以后(hou),由于數(shu)控和群控機床(chuang)和自動(dong)線(xian)的(de)出現,機床(chuang)的(de)發(fa)展開(kai)始進(jin)入(ru)了自動(dong)化時期。數(shu)控機床(chuang)是在電子(zi)計(ji)算機發(fa)明之后(hou),運用數(shu)字控制原理,將加工程(cheng)序、要(yao)求和更換刀(dao)具的(de)操作(zuo)數(shu)碼(ma)和文字碼(ma)作(zuo)為信息進(jin)行(xing)存貯,并按其發(fa)出的(de)指令(ling)控制機床(chuang),按既定的(de)要(yao)求進(jin)行(xing)加工的(de)新(xin)式機床(chuang)。
世界第一臺數控機床(銑床)誕(dan)生(sheng)(1951年)。數控機床的(de)方案,是美國的(de)帕森斯(si)(全(quan)名約翰·帕森斯)在研(yan)制檢(jian)查飛(fei)機螺旋槳葉剖(pou)面(mian)輪(lun)廓的板葉加(jia)工機時向美國空軍提出的。在麻省理工學院的參加(jia)和協(xie)助下,終于(yu)在1949年(nian)(nian)取得(de)了成(cheng)功(gong)。1951年(nian)(nian),他們正式制成(cheng)了第(di)一(yi)臺電(dian)子管(guan)數(shu)控機床(chuang)(chuang)樣機,成(cheng)功(gong)地解決了多品種小批量的復雜零(ling)件加(jia)工的自動(dong)化問題(ti)。以后,一(yi)方面(mian)數(shu)控原(yuan)理從銑床(chuang)(chuang)擴展(zhan)到銑鏜床(chuang)(chuang)、鉆床(chuang)(chuang)和車(che)床(chuang)(chuang),另(ling)一(yi)方面(mian),則從電(dian)子管(guan)向晶體管(guan)、集成(cheng)電(dian)路方向過(guo)渡。1958年(nian)(nian),美國研(yan)制成(cheng)能自動(dong)更換刀具,以進行多工序加(jia)工的加工中心。
世界第一條數控生產線誕生于1968年。英國(guo)的毛林斯(si)機械公(gong)司研制成了(le)第(di)一條數控(kong)機床組成的自動線(xian)。不久,美國(guo)通用電氣(qi)公(gong)司提出了(le)“工廠自動化的(de)先決條件是(shi)零件加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)過程的(de)數控和生產過程的(de)程控”。于是(shi),到1970年(nian)(nian)代(dai)中期,出(chu)(chu)現(xian)(xian)了自動(dong)化車間,自動(dong)化工(gong)(gong)(gong)廠也已開始建造。1970年(nian)(nian)至1974年(nian)(nian),由于小型(xing)計(ji)算(suan)機廣泛應用于機床(chuang)控制(zhi),出(chu)(chu)現(xian)(xian)了三(san)次技術突(tu)破(po)。第(di)一(yi)次是(shi)直接數字控制(zhi)器,使一(yi)臺小型(xing)電子計(ji)算(suan)機同(tong)時控制(zhi)多臺機床(chuang),出(chu)(chu)現(xian)(xian)了“群控”;第(di)二次是(shi)計(ji)算(suan)機輔(fu)助設計(ji),用一(yi)支光(guang)筆(bi)進行(xing)設計(ji)和修改(gai)設計(ji)及計(ji)算(suan)程序;第(di)三(san)次是(shi)按(an)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)實際情況及意外變化反饋并自動(dong)改(gai)變加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)用量和切削速度(du),出(chu)(chu)現(xian)(xian)了自適(shi)控制(zhi)系統的(de)機床(chuang)。
經過100多(duo)年的風風雨(yu)雨(yu),機床的家族(zu)已(yi)日漸成(cheng)(cheng)熟,真(zhen)正成(cheng)(cheng)了機械領域的“工(gong)作母機”。