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標(biāo)題: 各類機(jī)床的歷史故事 [打印本頁]
作者: 未來第一站    時間: 2017-2-8 11:50
標(biāo)題: 各類機(jī)床的歷史故事
        機(jī)床主要是按加工方法和所用刀具進(jìn)行分類，根據(jù)國家制定的機(jī)床型號編制方法，機(jī)床分為11大類：車床，鉆床，鏜床，磨床，齒輪加工機(jī)床，螺紋加工機(jī)床，銑床，刨插床，拉床，鋸床和其他機(jī)床。在每一類機(jī)床中，又按工藝范圍，布局型式和結(jié)構(gòu)性能分為若干組，每一組又分為若干個系列。下面簡單給大家講述部分車床。: M5 E, U* D+ U0 A8 S
一、車床
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2 c2 Z3 X  K/ z# \! R1 _8 m3 _6 i　　車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。
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　1、古代滑輪、弓形桿的“弓車床”。早在古埃及時代，人們已經(jīng)發(fā)明了將木材繞著它的中心軸旋轉(zhuǎn)時用刀具進(jìn)行車削的技術(shù)。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(zhuǎn)動木材，并手持刀具而進(jìn)行切削。2 {3 _1 y% z! A" m6 D
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　　這種古老的方法逐漸演化，發(fā)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(zhuǎn)從而進(jìn)行車削，這便是“弓車床”。
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　　2、中世紀(jì)曲軸、飛輪傳動的“腳踏車床”。到了中世紀(jì)，有人設(shè)計(jì)出了用腳踏板旋轉(zhuǎn)曲軸并帶動飛輪，再傳動到主軸使其旋轉(zhuǎn)的“腳踏車床”。16世紀(jì)中葉，法國有一個叫貝松的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)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。+ h# w8 _+ L1 K0 B  G4 A, _
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　　3、十八世紀(jì)誕生了床頭箱、卡盤。到了18世紀(jì)，又有人設(shè)計(jì)了一種用腳踏板和連桿旋轉(zhuǎn)曲軸，可以把轉(zhuǎn)動動能貯存在飛輪上的車床上，并從直接旋轉(zhuǎn)工件發(fā)展到了旋轉(zhuǎn)床頭箱，床頭箱是一個用于夾持工件的卡盤。
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" f; |7 s; N2 j0 G& t2 q　　4、1797年英國人莫茲利發(fā)明了劃時代的刀架車床，這種車床帶有精密的導(dǎo)螺桿和可互換的齒輪。
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　　莫茲利生于1771年，18歲的時候，他是發(fā)明家布拉默的得力助手。據(jù)說，布拉默原先一直是干農(nóng)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(jī)動性不強(qiáng)的木工活。他的第一項(xiàng)發(fā)明便是1778年的抽水馬桶，莫茲利開始一直幫助布拉默設(shè)計(jì)水壓機(jī)和其他機(jī)械，直到26歲才離開布拉默，因?yàn)椴祭直┑鼐芙^了莫利茲提出的把工資增加到每周30先令以上的請求。
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& W$ J% Y9 z  r: x5 Q　　就在莫茲利離開布拉默的那一年，他制成了第一臺螺紋車床，這是一臺全金屬的車床，能夠沿著兩根平行導(dǎo)軌移動的刀具座和尾座。導(dǎo)軌的導(dǎo)向面是三角形的，在主軸旋轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)，用這種車床可以車制任意節(jié)距的精密金屬螺絲。/ W! \" F! D) T' Y
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　　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(jìn)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(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。不久，更大型的車床也問世了，為蒸汽機(jī)和其他機(jī)械的發(fā)明立下了汗馬功勞。+ Z$ n5 {2 X' ]

4 G' w) \5 o/ J( B4 C. T　　5、各種專用車床的誕生為了提高機(jī)械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床；1848年，美國又出現(xiàn)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(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動的帶有齒輪變速箱的車床。由于高速工具鋼的發(fā)明和電動機(jī)的應(yīng)用，車床不斷完善，終于達(dá)到了高速度和高精度的現(xiàn)代水平。
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　　第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)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(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發(fā)展。
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　　6、車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。* a  u% g4 Z% M+ L7 a
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　　普通車床的加工對象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。+ r$ j8 S6 u$ V+ ]( u; ?
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　　轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)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(chǎn)。
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　　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(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。6 {# @1 N5 R" {' Z" c: }0 j+ ~" P

0 ]/ l7 C  q: A/ p3 }　　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(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車床提高3～5倍。- l6 j4 R0 H8 i' N

/ A  |$ n+ m" j　　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(huán)，適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型。! L1 o' c6 j$ u! H+ W, U+ \
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　　立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)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。
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/ @  t  X" Z* W0 w" y　　鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)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(dú)電動機(jī)驅(qū)動的小砂輪鏟磨齒面。
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　　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。( h) X2 G2 p) G8 H
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　　聯(lián)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(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn)，適用于工程車、船舶或移動修理站上的修配工作。
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　　二、鏜床5 |2 n# a* e) [5 [! |
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　　門制造機(jī)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(shí)機(jī)器就是由這些零部件組裝而成的。% K3 A1 h* `9 W+ t0 N8 {, M
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　1、最早的鏜床設(shè)計(jì)者——達(dá)·芬奇鏜床被稱為“機(jī)械之母”。說起鏜床，還先得說說達(dá)·芬奇。這位傳奇式的人物，可能就是最早用于金屬加工的鏜床的設(shè)計(jì)者。他設(shè)計(jì)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(zhuǎn)，工件則固定在用起重機(jī)帶動的移動臺上。1540年，另一位畫家畫了一幅《火工術(shù)》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(jìn)行精加工。% d( F+ F6 I% e3 `' K

9 F/ ~$ i$ o: u* i; ?* f* ~　　2、為大炮炮筒加工而誕生的第一臺鏜床(威爾金森，1775年)。到了17世紀(jì)，由于軍事上的需要，大炮制造業(yè)的發(fā)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。3 |& S" U8 _$ q% V5 X% d
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　　世界上第一臺真正的鏜床是1775年由威爾金森發(fā)明的。其實(shí)，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(jī)，它是一種空心圓筒形鏜桿，兩端都安裝在軸承上。
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( u4 ~; \, z, `　　1728年，威爾金森出生在美國，在他20歲時，遷到斯塔福德郡，建造了比爾斯頓的第一座煉鐵爐。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(jīng)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(jī)器。有意思的是，1808年威爾金森去世以后，他就葬在自己設(shè)計(jì)的鑄鐵棺內(nèi)。6 o! Y8 I, H  R. K. @8 G
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　　3、鏜床為瓦特的蒸汽機(jī)做出了重要貢獻(xiàn)。如果說沒有蒸汽機(jī)的話，當(dāng)時就不可能出現(xiàn)第一次工業(yè)革命的浪潮。而蒸汽機(jī)自身的發(fā)展和應(yīng)用，除了必要的社會機(jī)遇之外，技術(shù)上的一些前提條件也是不可忽視的，因?yàn)橹圃煺羝麢C(jī)的零部件，遠(yuǎn)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(yīng)的技術(shù)設(shè)備是做不到的。比如說，制造蒸汽機(jī)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(jìn)行切削，但要滿足汽缸內(nèi)徑的精度要求，采用一般加工方法就不容易做到了。8 e6 h! W% ^: z" W) n/ s

$ _( l! R+ _% ?　　斯密頓是十八世紀(jì)最優(yōu)秀的機(jī)械技師。斯密頓設(shè)計(jì)的水車、風(fēng)車設(shè)備達(dá)43件之多。在制作蒸汽機(jī)時，斯密頓最感棘手的是加工汽缸。要想將一個大型的汽缸內(nèi)圓加工成圓形，是相當(dāng)困難的。為此，斯密頓在卡倫鐵工廠制作了一臺切削汽缸內(nèi)圓用的特殊機(jī)床。用水車作動力驅(qū)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(nèi)轉(zhuǎn)動，以此就可以加工其內(nèi)圓。由于刀具安裝在長軸的前端，就會出現(xiàn)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(jìn)行加工。, R6 w2 [' M3 _

- E2 i5 ~; }6 e( S# X　　對于這個難題，威爾金森于1774年發(fā)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(zhuǎn)，并使其對準(zhǔn)中心固定的刀具推進(jìn)，由于刀具與材料之間有相對運(yùn)動，材料就被鏜出精確度很高的圓柱形孔洞。當(dāng)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(xiàn)代技術(shù)衡量，這是個很大的誤差，但在當(dāng)時的條件下，能達(dá)到這個水平，已經(jīng)是很不簡單了。
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　　但是，威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明沒有申請專利保護(hù)，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(xiàng)發(fā)明，并在他的索霍鐵工廠里進(jìn)行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽機(jī)的汽缸和活塞時，也應(yīng)用了威爾金森這架神奇的機(jī)器。原來，對活塞來說，可以在外面一邊量著尺寸，一邊進(jìn)行切削，但對汽缸就不那么簡單了，非用鏜床不可。當(dāng)時，瓦特就是利用水輪使金屬圓筒旋轉(zhuǎn)，讓中心固定的刀具向前推進(jìn)，用以切削圓筒內(nèi)部，結(jié)果，直徑75英寸的汽缸，誤差還不到一個硬幣的厚度，這在當(dāng)對是很先進(jìn)的了。
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3 g% T$ f. C4 X; j* [0 d/ @　　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(jìn)。1885年，英國的赫頓制造了工作臺升降式鏜床，這已成為了現(xiàn)代鏜床的雛型。( `( G3 W. K; j1 X# t: |. x

* Z$ d, y2 u/ _& J( V　　三、銑床) G% w# e/ |2 T! O$ S+ U
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　　19世紀(jì)，英國人為了蒸汽機(jī)等工業(yè)革命的需要發(fā)明了鏜床、刨床，而美國人為了生產(chǎn)大量的武器，則專心致志于銑床的發(fā)明。銑床是一種帶有形狀各異銑刀的機(jī)器，它可以切削出特殊形狀的工件，如螺旋槽、齒輪形等。
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早在1664年，英國科學(xué)家胡克就依靠旋轉(zhuǎn)圓形刀具制造出了一種用于切削的機(jī)器，這可算是原始的銑床了，但那時社會對此沒有做出熱情的反響。在十九世紀(jì)四十年代，普拉特設(shè)計(jì)了所謂林肯銑床。當(dāng)然，真正確立銑床在機(jī)器制造中地位的，要算美國人惠特尼了。6 X' W  Z1 [; M
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　　1、第一臺普通銑床(惠特尼，1818年)1818年，惠特尼制造了世界上第一臺普通銑床，但是，銑床的專利卻是英國的博德默(帶有送刀裝置的龍門刨床的發(fā)明者)于1839年捷足先“得”的。由于銑床造價(jià)太高，所以當(dāng)時問津者不多。! Q, [8 o- u  f& i; H
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　　2、第一臺萬能銑床(布朗，1862年)銑床沉默一段時間后，又在美國活躍起來。相比之下，惠特尼和普拉特還只能說是為銑床的發(fā)明應(yīng)用做了奠基性的工作，真正發(fā)明能適用于工廠各種操作的銑床的功績應(yīng)該歸屬美國工程師約瑟夫·布朗。
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- x3 e, m6 ~4 T9 P# _  U9 Q　　1862年，美國的布朗制造出了世界上最早的萬能銑床，這種銑床在備有萬有分度盤和綜合銑刀方面是劃時代的創(chuàng)舉。萬能銑床的工作臺能在水平方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，并帶有立銑頭等附件。他設(shè)計(jì)的“萬能銑床”在1867年巴黎博覽會上展出時，獲得了極大的成功。同時，布朗還設(shè)計(jì)了一種經(jīng)過研磨也不會變形的成形銑刀，接著還制造了磨銑刀的研磨機(jī)，使銑床達(dá)到了現(xiàn)在這樣的水平。/ N3 C) i# _5 ?9 {

( }/ \0 K/ h. M: u( X9 V6 c, W　　四、刨床
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2 t7 [0 W9 {+ c6 ^7 [4 k　　在發(fā)明過程中，許多事情往往是相輔相承、環(huán)環(huán)相扣的：為了制造蒸汽機(jī)，需要鏜床相助；蒸汽機(jī)發(fā)明發(fā)后，從工藝要求上又開始呼喚龍門刨床了�？梢哉f，正是蒸汽機(jī)的發(fā)明，導(dǎo)致了“工作母機(jī)”從鏜床、車床向龍門刨床的設(shè)計(jì)發(fā)展。其實(shí)，刨床就是一種刨金屬的“刨子”。
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6 x7 v- }3 p' q% o$ [　1、加工大平面的龍門刨床(1839年)由于蒸汽機(jī)閥座的平面加工需要，從19世紀(jì)初開始，很多技術(shù)人員開始了這方面的研究，其中有理查德·羅伯特、理查德·普拉特、詹姆斯·�？怂挂约凹s瑟夫·克萊門特等，他們從1814年開始，在25年的時間內(nèi)各自獨(dú)立地制造出了龍門刨床。這種龍門刨床是把加工物件固定在往返平臺上，刨刀切削加工物的一面。但是，這種刨床還沒有送刀裝置，正處在從“工具”向“機(jī)械”的轉(zhuǎn)化過程之中。到了1839年，英國一個名叫博德默的人終于設(shè)計(jì)出了具有送刀裝置的龍門刨床。
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　　2、加工小平面的牛頭刨床另一位英國人內(nèi)史密斯從1831年起的40年內(nèi)發(fā)明制造了加工小平面的牛頭刨床，它可以把加工物體固定在床身上，而刀具作往返運(yùn)動。+ t" m0 [0 f9 }- L. f% B7 [4 z1 r

6 p- {6 Z2 ?: B+ [　　此后，由于工具的改進(jìn)、電動機(jī)的出現(xiàn)，龍門刨床一方面朝高速切割、高精度方向發(fā)展，另一方面朝大型化方向發(fā)展。
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　　五、磨床, V0 v9 Q2 G0 I; `6 |

- m, x7 r6 ]" O+ _# B& n2 }) b　　磨削是人類自古以來就知道的一種古老技術(shù)，舊石器時代，磨制石器用的就是這種技術(shù)。以后，隨著金屬器具的使用，促進(jìn)了研磨技術(shù)的發(fā)展。但是，設(shè)計(jì)出名副其實(shí)的磨削機(jī)械還是近代的事情，即使在19世紀(jì)初期，人們依然是通過旋轉(zhuǎn)天然磨石，讓它接觸加工物體進(jìn)行磨削加工的。
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4 R; {2 d2 k2 n1 e( c7 O　1、第一臺磨床(1864年)1864年，美國制成了世界上第一臺磨床，這是在車床的溜板刀架上裝上砂輪，并且使它具有自動傳送的一種裝置。過了12年以后，美國的布朗發(fā)明了接近現(xiàn)代磨床的萬能磨床。
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) o, n1 I+ Q* [　　2、人造磨石——砂輪的誕生(1892年)人造磨石的需求也隨之興起。如何研制出比天然磨石更耐磨的磨石呢？1892年，美國人艾奇遜試制成功了用焦炭和砂制成的碳化硅，這是一種現(xiàn)稱為C磨料的人造磨石；兩年以后，以氧化鋁為主要成份的A磨料又試制成功，這樣，磨床便得到了更廣泛的應(yīng)用。
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  Z  c4 l* e8 |8 z, m- @* m) d- X4 B9 d　　以后，由于軸承、導(dǎo)軌部分的進(jìn)一步改進(jìn)，磨床的精度越來越高，并且向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，出現(xiàn)了內(nèi)圓磨床、平面磨床、滾磨床、齒輪磨床、萬能磨床等等。8 p# {3 K% X4 v1 }

1 w( f2 R% y3 R　　六、鉆床
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　　1、古代鉆床——“弓轆轤”鉆孔技術(shù)有著久遠(yuǎn)的歷史。考古學(xué)家現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，公元前4000年，人類就發(fā)明了打孔用的裝置。古人在兩根立柱上架個橫梁，再從橫梁上向下懸掛一個能夠旋轉(zhuǎn)的錐子，然后用弓弦纏繞帶動錐子旋轉(zhuǎn)，這樣就能在木頭石塊上打孔了。不久，人們還設(shè)計(jì)出了稱為“轆轤”的打孔用具，它也是利用有彈性的弓弦，使得錐子旋轉(zhuǎn)。
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2、第一臺鉆床(惠特沃斯，1862年)到了1850年前后，德國人馬蒂格諾尼最早制成了用于金屬打孔的麻花鉆；1862年在英國倫敦召開的國際博覽會上，英國人惠特沃斯展出了由動力驅(qū)動的鑄鐵柜架的鉆床，這便成了近代鉆床的雛形。
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　　以后，各種鉆床接連出現(xiàn)，有搖臂鉆床、備有自動進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的鉆床、能一次同時打多個孔的多軸鉆床等。由于工具材料和鉆頭的改進(jìn)，加上采用了電動機(jī)，大型的高性能的鉆床終于制造出來了。
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作者: 挨拍的5    時間: 2017-2-8 13:08
大學(xué)實(shí)習(xí)的時候玩了1個星期的手動牛頭刨
作者: 小河HH    時間: 2017-2-8 14:41
一個國家的強(qiáng)大是有它的理由的。
作者: 潛水挺    時間: 2017-2-9 14:30
磨床還沒見過，龍門刨床見過但是沒見過具體應(yīng)用，其他的用處基本都見過
作者: 旋壓工藝    時間: 2017-2-9 16:28
學(xué)習(xí)了，感謝樓主！
作者: 品茶論劍    時間: 2019-12-19 20:14
怪不得英國是日不落帝國  有根基啊



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