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(chuang)的(de)結構,用腳踏的(de)方法使鐵盤旋轉,加(jia)上沙子和水來剖切玉石。
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)床開(kai)始(shi)用蒸汽機(ji)通過曲軸(zhou)驅動。
1797年,英國人莫(mo)茲利(li)創(chuang)制成(cheng)的車(che)床由絲(si)杠傳動刀架,能(neng)實(shi)現機(ji)動進給和車(che)削螺紋,這是機(ji)床結構的一次重大變革。莫(mo)茲利(li)也因(yin)此(ci)被稱為“英國機(ji)床工業之(zhi)父(fu)”。
19世紀,由于紡織、動力(li)、交(jiao)通運(yun)輸(shu)機(ji)械和軍火(huo)生(sheng)產的推動,各種類型的機(ji)床相繼出現。1817年,英國人羅伯茨創制龍門刨床;1818年(nian)美國人(ren)惠(hui)特尼(ni)(全名伊萊(lai)·惠特尼)制成臥式銑床;1876年,美國制(zhi)成萬能外(wai)圓磨床;1835和1897年又(you)先(xian)后發明滾齒(chi)機和插(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(lv)先(xian)研(yan)究出(chu)了作為大(da)規模生產的(de)可更(geng)換部件(jian)(jian)的(de)系統。至今還很活躍的(de)惠特尼工程公司(si),早在(zai)(zai)19世紀四(si)十年(nian)代就研(yan)制成(cheng)功了一(yi)種轉(zhuan)塔(ta)(ta)式六角車(che)床。這種車(che)床是隨著工件(jian)(jian)制做的(de)復雜(za)化(hua)和精細化(hua)而問世的(de),在(zai)(zai)這種車(che)床中,裝有一(yi)個絞盤,各種需(xu)要的(de)刀具都安裝在(zai)(zai)絞盤上(shang),這樣(yang),通(tong)過旋轉(zhuan)固定工具的(de)轉(zhuan)塔(ta)(ta),就可以(yi)把工具轉(zhuan)到所(suo)需(xu)的(de)位置(zhi)上(shang)。
隨著電動機的發明,機床開(kai)始先采用電(dian)動(dong)(dong)機(ji)集中驅動(dong)(dong),后(hou)又(you)廣(guang)泛(fan)使用單獨(du)電(dian)動(dong)(dong)機(ji)驅動(dong)(dong)。
二十世紀初,為了加工精度更高的工(gong)件、夾(jia)具和螺紋加工(gong)工(gong)具,相繼創制(zhi)出坐標鏜床和螺紋磨(mo)床(chuang)。同時為了適(shi)應汽(qi)車和軸承等工業大量生產的需要,又研制出(chu)各種自(zi)動(dong)機床(chuang)、仿(fang)形(xing)機床(chuang)、組合機床(chuang)和自(zi)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生產機械化和半自動化創造了條件。
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(guang)潔(jie)度的(de)零件時,迫(po)切需要精密的(de)、自(zi)動的(de)銑床和(he)磨床。由于多螺(luo)旋線刀刃銑刀(dao)的問世,基(ji)本上解決了單刃銑刀所產生(sheng)的振動和光潔度不高而使銑床得不到發展的困(kun)難,使銑床成為加(jia)工(gong)復(fu)雜零件(jian)的重要設(she)備。
被世人譽為“汽(qi)(qi)車之父(fu)”的(de)(de)福特提出(chu):汽(qi)(qi)車應該是“輕巧(qiao)的(de)(de)、結實的(de)(de)、可靠的(de)(de)和便宜的(de)(de)”。為(wei)了(le)實現這一(yi)目標,必(bi)須研制(zhi)(zhi)高效率的(de)(de)磨床,為(wei)此,美(mei)國(guo)人(ren)諾頓于1900年用金剛(gang)(gang)砂和剛(gang)(gang)玉石(shi)制(zhi)(zhi)成直徑(jing)大而寬的(de)(de)砂輪,以(yi)及剛度大而牢固的重(zhong)型(xing)磨床。磨床的發展(zhan),使(shi)機(ji)械制(zhi)造技術進(jin)入(ru)了精密(mi)化的新階段(duan)。
1920年進入半自動(dong)(dong)化時(shi)期。在(zai)1920年(nian)(nian)以后的30年(nian)(nian)中,機械制造技術進(jin)入了半(ban)自動(dong)(dong)化時(shi)期,液(ye)壓和(he)(he)電氣(qi)元(yuan)件在(zai)機床(chuang)和(he)(he)其他機械上(shang)逐(zhu)漸得到了應(ying)用。1938年(nian)(nian),液(ye)壓系統和(he)(he)電磁控制不但促(cu)進(jin)了新型(xing)銑床(chuang)的發明,而且在(zai)龍門刨床(chuang)等機床(chuang)上(shang)也推廣使用。30年(nian)(nian)代以后,行程開關——電磁閥系統幾(ji)乎用到各種機床的自動控制上了。
1950年進入自動(dong)化時期(qi)。第二次世界大(da)戰以后,由于數(shu)控和(he)群控機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)和(he)自(zi)動(dong)線的出現,機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)的發展(zhan)開(kai)始(shi)進入了自(zi)動(dong)化時期(qi)。數(shu)控機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)是在電(dian)子計(ji)算機(ji)(ji)發明之后,運用數(shu)字控制原(yuan)理,將加工(gong)(gong)程序、要求和(he)更換刀具(ju)的操作數(shu)碼和(he)文字碼作為信息進行(xing)存貯,并按其發出的指令控制機(ji)(ji)床(chuang)(chuang),按既定(ding)的要求進行(xing)加工(gong)(gong)的新(xin)式機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)。
世界第一臺數控機床(chuang)(銑(xian)床(chuang))誕生(1951年)。數控機床(chuang)的(de)方案,是(shi)美國的(de)帕森斯(si)(全名約(yue)翰·帕森斯(si))在研(yan)制(zhi)檢查(cha)飛機螺旋槳(jiang)葉(xie)剖面(mian)輪廓(kuo)的(de)板葉(xie)加工機時向美國(guo)(guo)空(kong)軍(jun)提(ti)出的(de)。在麻省理(li)工學院的(de)參加和協助(zhu)下,終于在1949年(nian)取(qu)得了(le)成功。1951年(nian),他們正式制(zhi)成了(le)第一臺電子管(guan)(guan)數(shu)控(kong)機床(chuang)(chuang)(chuang)樣機,成功地解(jie)決了(le)多(duo)(duo)品種(zhong)小(xiao)批量的(de)復(fu)雜零件加工的(de)自(zi)動化問題(ti)。以后(hou),一方面(mian)數(shu)控(kong)原理(li)從銑(xian)(xian)床(chuang)(chuang)(chuang)擴展到銑(xian)(xian)鏜床(chuang)(chuang)(chuang)、鉆床(chuang)(chuang)(chuang)和車(che)床(chuang)(chuang)(chuang),另一方面(mian),則(ze)從電子管(guan)(guan)向晶體管(guan)(guan)、集成電路(lu)方向過渡(du)。1958年(nian),美國(guo)(guo)研(yan)制(zhi)成能自(zi)動更換刀具,以進行多(duo)(duo)工序加工的(de)加工中(zhong)心。
世界第一條數控生產線誕生于1968年。英國(guo)的(de)毛(mao)林(lin)斯機(ji)械公司(si)研制成了(le)第一條數控機(ji)床組成的(de)自(zi)動線。不久,美國(guo)通(tong)用電氣(qi)公司(si)提出了(le)“工廠(chang)自動化的(de)(de)先決條件(jian)是(shi)(shi)(shi)零件(jian)加(jia)工過程的(de)(de)數控(kong)和(he)(he)生產過程的(de)(de)程控(kong)”。于(yu)(yu)(yu)是(shi)(shi)(shi),到(dao)1970年代(dai)中期(qi),出(chu)現(xian)(xian)了自(zi)(zi)動化(hua)(hua)車間,自(zi)(zi)動化(hua)(hua)工廠也已開(kai)始建造。1970年至1974年,由于(yu)(yu)(yu)小型計算機廣泛應用(yong)于(yu)(yu)(yu)機床(chuang)(chuang)控(kong)制,出(chu)現(xian)(xian)了三次(ci)(ci)技術突破。第一次(ci)(ci)是(shi)(shi)(shi)直接(jie)數字控(kong)制器,使一臺小型電子計算機同時控(kong)制多臺機床(chuang)(chuang),出(chu)現(xian)(xian)了“群控(kong)”;第二(er)次(ci)(ci)是(shi)(shi)(shi)計算機輔助(zhu)設(she)計,用(yong)一支光筆進行設(she)計和(he)(he)修改(gai)設(she)計及計算程序;第三次(ci)(ci)是(shi)(shi)(shi)按加(jia)工的(de)(de)實際情況及意外(wai)變化(hua)(hua)反饋并自(zi)(zi)動改(gai)變加(jia)工用(yong)量和(he)(he)切(qie)削速度,出(chu)現(xian)(xian)了自(zi)(zi)適控(kong)制系統的(de)(de)機床(chuang)(chuang)。
經過100多年的風(feng)風(feng)雨雨,機(ji)床的家族(zu)已日(ri)漸成(cheng)熟(shu),真正成(cheng)了機(ji)械領域的“工(gong)作母機(ji)”。