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各類機床的歷史故事

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發(fā)表于 2017-2-8 11:50:12 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
        機床主要是按加工方法和所用刀具進行分類,根據(jù)國家制定的機床型號編制方法,,機床分為11大類:車床,,鉆床,,鏜床,,磨床,,齒輪加工機床,,螺紋加工機床,,銑床,刨插床,,拉床,,鋸床和其他機床。在每一類機床中,,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,。; ]- V) }/ g9 j! c
一、車床& E* n5 G6 t- S
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  車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進行車削加工的機床,。在車床上還可用鉆頭,、擴孔鉆、鉸刀,、絲錐,、板牙和滾花工具等進行相應(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,,是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。! s/ u. x( \* a5 {7 x

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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,,并手持刀具而進行切削,。( v8 c  E( ~7 `# S2 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)從而進行車削,這便是“弓車床”,。% c1 \$ Q5 p/ R& \. |$ [4 [; a
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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)計師設(shè)計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,。
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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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& ~5 o; D# F: z& j- L  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動性不強的木工活,。他的第一項發(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)計水壓機和其他機械,直到26歲才離開布拉默,,因為布拉默粗暴地拒絕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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  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構(gòu),,用這種車床可以車制任意節(jié)距的精密金屬螺絲,。
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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,,為蒸汽機和其他機械的發(fā)明立下了汗馬功勞,。9 |: V! q7 z$ G0 I
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  5、各種專用車床的誕生為了提高機械化自動化程度,,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)了由單獨電機驅(qū)動的帶有齒輪變速箱的車床,。由于高速工具鋼的發(fā)明和電動機的應(yīng)用,車床不斷完善,,終于達到了高速度和高精度的現(xiàn)代水平,。6 A, q5 e: w# p6 l; _* P# ^

9 n/ l1 d# B7 x  第一次世界大戰(zhàn)后,由于軍火,、汽車和其他機械工業(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。! C# {4 d: `$ }6 }- X0 H* d, T
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  普通車床的加工對象廣,,主軸轉(zhuǎn)速和進給量的調(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,。' p* s+ o2 t9 q' m8 a0 C9 y

3 `7 ^, n0 [) w7 p/ g  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),。# k3 K0 _$ a0 \/ N/ W  G8 @

- K9 k# C* f) M- v3 R% Y* O  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),。
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9 H8 _# c$ v1 I6 h) D  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,。
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+ m! V! i  T, H  h" z; [& G, K$ v  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,。
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  U4 H: F0 I  ^* Z9 [, _7 v  E. g  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,。* E) n7 @6 M: _* ?* i! @4 u7 ~
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  鏟齒車床在車削的同時,刀架周期地作徑向往復(fù)運動,,用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面,。通常帶有鏟磨附件,,由單獨電動機驅(qū)動的小砂輪鏟磨齒面。: R6 F0 Q4 o; H
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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。! s3 ?' i, R8 W; \" K
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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,,還可進行鏜、銑,、鉆,、插、磨等加工,具有“一機多能”的特點,,適用于工程車,、船舶或移動修理站上的修配工作。
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) r& x* Q: F( R! ^  二,、鏜床
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  門制造機器的行家里手,,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,其實機器就是由這些零部件組裝而成的,。
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 1,、最早的鏜床設(shè)計者——達·芬奇鏜床被稱為“機械之母”。說起鏜床,,還先得說說達·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)計者,。他設(shè)計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行精加工,。- L0 B, b8 F4 n! D5 x( s% O' ]6 c5 v

; }( W  a! C* o4 y4 T0 }+ U6 N  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。* n* z9 _) a& R
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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,,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,它是一種空心圓筒形鏜桿,,兩端都安裝在軸承上,。
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! |5 F/ L) l7 i: I) _  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)計的鑄鐵棺內(nèi)。
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( E& C/ X* S' u; i  3,、鏜床為瓦特的蒸汽機做出了重要貢獻,。如果說沒有蒸汽機的話,當(dāng)時就不可能出現(xiàn)第一次工業(yè)革命的浪潮,。而蒸汽機自身的發(fā)展和應(yīng)用,,除了必要的社會機遇之外,技術(shù)上的一些前提條件也是不可忽視的,,因為制造蒸汽機的零部件,,遠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,。
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/ c% m; h9 N7 l' x+ G3 P4 [- _  斯密頓是十八世紀(jì)最優(yōu)秀的機械技師,。斯密頓設(shè)計的水車、風(fēng)車設(shè)備達43件之多,。在制作蒸汽機時,,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行加工,。+ H6 b) |. h: u, ~; M

1 [2 N( j9 X* }5 t% P: o  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,,由于刀具與材料之間有相對運動,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,,能達到這個水平,,已經(jīng)是很不簡單了。/ s% b8 L0 L4 l/ F9 d$ t. Y) V
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  但是,,威爾金森的這項發(fā)明沒有申請專利保護,,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發(fā)明,并在他的索霍鐵工廠里進行仿制,。以后,,瓦特在制造蒸汽機的汽缸和活塞時,也應(yīng)用了威爾金森這架神奇的機器,。原來,,對活塞來說,,可以在外面一邊量著尺寸,一邊進行切削,,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,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)對是很先進的了,。. m. j! y, l0 F6 M3 T  Y

4 ^  W- V/ O- g  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。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。
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  三,、銑床- U/ I# X1 h6 k$ ~
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  19世紀(jì),,英國人為了蒸汽機等工業(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器,,它可以切削出特殊形狀的工件,,如螺旋槽、齒輪形等,。6 D9 U2 S, N* L: A- f( y8 s8 ]
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9 {# F; \6 A  p( Q+ C' N# B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)計了所謂林肯銑床,。當(dāng)然,真正確立銑床在機器制造中地位的,,要算美國人惠特尼了,。7 O+ t( D- N7 B! Z; i- y' N
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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,。由于銑床造價太高,,所以當(dāng)時問津者不多。# p- P! t+ @: k* o7 C5 N/ ?
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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,。" ~; \$ h. ]) X( v1 F6 s5 x
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  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,,使銑床達到了現(xiàn)在這樣的水平。  g! W% j- G$ [: F# i* l
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  四,、刨床
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  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,,需要鏜床相助,;蒸汽機發(fā)明發(fā)后,從工藝要求上又開始呼喚龍門刨床了,�,?梢哉f,正是蒸汽機的發(fā)明,,導(dǎo)致了“工作母機”從鏜床,、車床向龍門刨床的設(shè)計發(fā)展。其實,,刨床就是一種刨金屬的“刨子”,。# A7 g$ G0 ]; k" W$ P: J

0 B0 }' d, W0 _! \8 u0 L6 Q3 c 1,、加工大平面的龍門刨床(1839年)由于蒸汽機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,而刀具作往返運動,。1 S! M( J( Q: [  P7 i) |
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  此后,,由于工具的改進、電動機的出現(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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; ~+ u+ u3 v! D+ e3 ?+ ~% r  五,、磨床
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/ w, U8 S2 L2 f3 l  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,,促進了研磨技術(shù)的發(fā)展,。但是,設(shè)計出名副其實的磨削機械還是近代的事情,,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行磨削加工的。
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 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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  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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( t2 s. a, u3 d& L% D# O  u  以后,,由于軸承,、導(dǎo)軌部分的進一步改進,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,。* z4 q. W/ i+ ^6 m% p

1 S) J+ C" L" j# N5 ~; l& {. B% A7 o  六,、鉆床
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  1、古代鉆床——“弓轆轤”鉆孔技術(shù)有著久遠的歷史,�,?脊艑W(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,。0 D) j; d. s9 E9 D3 c4 x

3 Q) a; a7 `* F/ l2 ]2 g  以后,,各種鉆床接連出現(xiàn),有搖臂鉆床,、備有自動進刀機構(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,,加上采用了電動機,,大型的高性能的鉆床終于制造出來了。* F& `9 K1 @* c$ ^" {4 w6 d0 b
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發(fā)表于 2017-2-8 13:08:20 | 只看該作者
大學(xué)實習(xí)的時候玩了1個星期的手動牛頭刨
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發(fā)表于 2017-2-8 14:41:48 | 只看該作者
一個國家的強大是有它的理由的。
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發(fā)表于 2017-2-9 14:30:30 | 只看該作者
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
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發(fā)表于 2017-2-9 16:28:38 | 只看該作者
學(xué)習(xí)了,,感謝樓主!
6#
發(fā)表于 2019-12-19 20:14:26 | 只看該作者
怪不得英國是日不落帝國  有根基啊
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