無机床不革命，你不知道的机床發展史！

無机床不革命，你不知道的机床發展史！              
      

畫家與設計師

且慢，你是不是以為一開始就會一本正經的講机床的曆史。別急，咱們先來看兩幅畫。



這個大家都知道，世界上出鏡率最高的女人之一。

《蒙娜麗莎的微笑》

還有這幅，大型聚會多人專用COS擺拍指導。

《最后的晚餐》

我想大家都知道以上兩幅畫的作者是誰吧，一看到就肯定會條件反射的想到，對就是下面這老頭。

列奧納多·達·芬奇自畫像
         

達芬奇作為歐洲文藝復興時期最完美的代表，一直以畫作最為人熟知，其實他老人家還兼職發明家與科學家，各類設計的手稿長達7000多頁，現存5000多頁，涵蓋的主題包括生物學手稿、工程設計手稿、机械學手稿等。達芬奇的設計手稿中大量的可以運用于生產交通和軍事中，說了那麼半天和机床有什麼關系呢，讓我們繼續往下看。

這張相信不用說也知道了，這也是是達芬奇手稿中的設計，不過是車床。

達芬奇車床設計稿

再看看復原模型，利用石盤翻滾來帶動主軸翻滾，比起同時期的車床原型已經有了很大進步了。

達芬奇机床復原模型

別以為這只是模型而已，還真的有人用達芬奇机床來做木料加工，感嘆天才的發明總是能夠成為現實。

達芬奇車床的實際使用操作

還有這台鋸木頭的鋸床，直到大規模電動化與机械化以前，大家鋸木頭還是得靠鋸子來進行人工操作。

達芬奇鋸床復原模型

小編挑選了部分達芬奇關于机械的設計稿，這些手稿創作于1501年左右，在這些奇思妙想的設計稿中，已經設計出了車床、鏜床螺紋加工机床和內圓磨床的构想草圖，其中已有曲柄、飛輪、頂尖和軸承等新机构。

看了這麼多達芬奇的机械設計，該是机床原型登場的時候啦，其實下面的才是正史。

机床的原型

人之所以從猿猴進化，靠的就是咱們這雙手，不過光靠手也不行，所以必須得有工具來進行協助。想想人類的祖先還真是聰明，為了更方便的用工具進行加工，机床最早原型的樹木車床就這樣誕生啦，大概距今二千多年前吧。

作為原型來說還是比較粗糙，大家看圖就知道了。操作的時候用腳踩住繩子下方套圈，利用樹枝的韌性把工件帶動旋轉，用石片或者貝殼等物作為刀具，將刀具沿著橫條對物品進行切割的操作。

樹木車床，确如其名

十三世紀，机床原型也在發展，你總不能老是挂樹上吧，這時候就有用腳踏板旋轉曲軸並帶動飛輪，再傳動到主軸使其旋轉的“腳踏車床”，也稱之為彈性杆棒車床，不過除了刀具是真用金屬外，操作原理還是跟原先一模一樣的。

1395年杆棒机床出現在德國

這時候只要腳踩踏板就行了，注意頭上的木條，靠它上下帶來動力

很清晰的濁刻畫，這時候的机床原型還主要是用來加工木料

說了歐洲的再來說說咱中國。同一時期的明朝出版了一本奇書叫《天工開物》，記載了明朝中古及以前的各項技朮，看過就能知道什麼叫“古人的智慧”，可以看一下。

這本書里也記載了磨床的結构，這里利用了類似歐洲中世紀腳踏机床的原理，用腳踏的方法使金屬盤旋轉，配合沙子和水來加工玉石。

《天工開物》中的磨床結构

用扎砣來切割玉石，你看那熟悉的腳踏板，一樣已經可以替換的扎砣（刀具）。

《開工天物》“扎砣圖”

你看右邊桌上的沖砣，大小型號一應俱全，看玉料的大小來選擇合適的工具。

《開工天物》“沖砣圖”

這個就類似于現代加工中的鏜削。然后用特別的砣一點一點地把內部的玉磨掉，想想古代的工匠還真是干的有挑戰性。

《開工天物》“掏堂圖”

咱們再把目光放到歐洲，一個叫貝松的法國人設計出了一種通過過螺絲杆使刀具滑動的用來車螺絲的車床，刀具終于不再是固定在一個位置的了，看介紹說是並沒有推廣使用，不知為何。

貝松車床的設計稿，已經有點現代机床的樣子了

這個階段的机床原型就介紹完了，可以看出雖然原型在不斷發展，但是動力來源還是沒有脫離最初的樹木車床，持續不斷的動力還真的是很大問題，畢竟咱們人再厲害還是會疲勞的。

蒸汽机與机床

我們先來看這張圖，每個當過學生的肯定都會有些印象，讓我們來回顧一下這個故事。

童年時代的瓦特和茶壺的故事
一天晚上，瓦特和一個小女孩在家里喝茶。瓦特不停地擺弄茶壺蓋，一會兒打開，一會兒蓋上，當他把茶壺嘴堵住時，蒸汽頂開了茶蓋。在旁的外祖母對瓦特的這種無聊動作极為不滿，加以訓斥。瓦特並不介意，他一心想著蒸汽的力量，從此萌發制造蒸汽机的念頭。

小學課文《瓦特與蒸汽机》配圖

當然曆史絕非這樣簡單。瓦特是吸收前人的成果和他個人艱苦努力，改良了蒸汽机的各種部件，使得動力效率得到提升。瓦特發明蒸汽机的故事並非那麼戲劇化，但是精彩程度卻遠超這個童話故事。

1763年，英國格拉斯哥大學雇用了一名叫瓦特的技朮員，他的任務就是維護，更像是修理學校的一台紐科門蒸汽机，一條濕漉漉的繩子把各個部件捆在一起，它總是坏。

紐科門蒸汽机就是瓦特蒸汽机的前身，瓦特在紐科門的設計上對汽缸部分進行了改進，但是研發屢次失敗的一個主要原因，是手工錘打的錫制汽缸總是漏氣。

詹姆斯·瓦特，蒸汽机發明者之一

這個時候，威爾金森的出現對瓦爾改良蒸汽机起到了巨大的作用。當瓦特還在為自己那3/8英寸厚的真正汽缸驕傲的時候，威爾金森已經擁有了自己的車床。

作為一位鋼鐵大師，1774年威爾金森發明了炮筒鏜床，這是世界上第一台真正意義上的鏜床。

威爾金森發明的炮筒鏜床，最初用來鑄造軍火

1775年，威爾金森用這台炮筒鏜床鏜出的汽缸，重新制造了瓦特那漏洞百出的汽缸，滿足了瓦特蒸汽机的要求。當然作為商人的威爾金森也獲得了瓦特蒸汽机汽缸的獨家供應權。

為了鏜制更大的汽缸，他又于同年制造了一台水輪驅動的汽缸鏜床，促進了蒸汽机的發展。從此，机床開始用蒸汽机通過曲軸驅動，對于机床和蒸汽机而言這，互相協助促進了共同的發展，一個轟轟烈烈的工業革命時代走向了极致。

威爾金森為鍛造更大汽缸制作的汽缸鏜床

安裝了汽缸鏜床制作的汽缸所改良的瓦特蒸汽机

工業革命時期的机床發明

莫玆利這個名字和机床自然是分不開的，1797年机床工業之父制成了第一台螺紋切削車床，它帶有絲杆和光杆，采用滑動刀架——莫氏刀架和導軌，可車削不同螺距的螺紋。

莫玆利1797車床

此后，莫玆利又不斷地對車床加以改進。他在1800年制造的車床，用堅實的鑄鐵床身代替了三角鐵棒机架，用惰輪配合交換齒輪對，代替了更換不同螺距的絲杠來車削不同螺距的螺紋。這是現代車床的原型，對英國工業革命具有重要意義。

莫玆利1800車床

時間轉到19世紀，由于各行業的發展，需要應用于不同類型的机床相机出現。1817年，羅伯茨發明了龍門車床，而來自美國的惠特尼制造出了臥式銑床，這兩種机床刻意分別應用于不同行業的零件制造需求，隨著工業革命的發展机床也在不斷發展中。

羅伯茨龍門車床

惠特尼臥式銑床

十九世紀最優秀的机械技師應數惠特沃斯，他于1834年制成了測長机，該測長机可以測量出長度誤差萬分之一英寸左右。1835年，惠特沃斯在他32歲時發明滾齒机。還建議全部的机床生產業者都采用同一尺寸的標准螺紋這種螺紋作為標准螺紋被各國所使用。

惠特尼發明的測長机

為了提高机械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔式六角車床。

菲奇發明的的轉塔式六角車床

1873年，美國的斯潘塞制成一台單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床。

斯潘塞机床

工業革命本身就是一種爆發式的發展，在這種大爆炸中，這個時期的机床也在不斷的發展變化，為了工業和生產的更高效率而在不斷的改進，這些机床的發明家正可謂是生逢此世。

隨著電動机的發展，机床也由蒸汽動力升級到了電動机驅動，這又是一個跨時代的改進，可以看到從人力到水力、從蒸汽驅動到電力驅動，這樣的過程人類也走了好几百年的路程。

“給世界裝上輪子”的男人

如果要挑選出那些對我們所有人的生活都產生過影響的人物來，就不能忽略亨利·福特。從現在起100年后的一位曆史學家很可能會得出這樣的結論：對各個地方一切制造業產生影響最大的是福特，甚至直到今天依然如此，因為他開始采用了一種新的制造汽車的方法。

亨利·福特

福特曾經提出：汽車應該是“輕巧的、結實的、可靠的和便宜的”。為了實現這一目標，必須研制高效率的磨床，為此，美國人諾頓于1900年用金剛砂和剛玉石制成直徑大而寬的砂輪，以及剛度大而牢固的重型磨床。磨床的發展，使机械制造技朮進入了精密化的新階段。

根据福特的提議發明的磨床

制造工具的改進也促進了制造方式本身的變化，從12個小時生產一台車到1個小時生產一台車，1908年10月第一款標准化汽車——福特T
型車駛下流水線。

1913年福特改革了裝配汽車的全過程。用繩子鉤住的部分組裝好的車輛被拖著從工人身旁經過，工人們一次只組裝上一個部件。不久，福特公司一年就生產出几十萬輛汽車，在當時是一項极出色的成就，這是制造業真正意義上的第一條流水線。

福特與他所發明的汽車流水線

流水線极大的提高了制造業的生產效率

流水線裝配成為了工廠的標准配置

裝備完成駛下流水線的汽車

直到100多年后的今天，汽車裝配依然還是使用福特發明的流水線，只是机器代替了人工。

偉大的發明與技朮的革新，促進了制造業的飛速發展，在這一期中為大家介紹了工業革命時期的机床發展，也介紹了机床的發展是如何影響到制造業的，下期將為大家講述進入二十世紀之后，數控這一机床新發展方向的曆史。

來源：智能云科iSESOL、机床雜志社