機床的原型
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(xié)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，機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。
十三世紀，機床原型也在發(fā)展，你總不能老是掛樹上吧，這時候就有用腳踏板旋轉曲軸并帶動飛輪，再傳動到主軸使其旋轉的“腳踏車床”，也稱之為彈性桿棒車床，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。
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
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術，看過就能知道什么叫“古人的智慧”，可以看一下。
這本書里也記載了磨床的結構，這里利用了類似歐洲中世紀腳踏機床的原理，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》中的磨床結構
用扎砣來切割玉石，你看那熟悉的腳踏板，一樣已經(jīng)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(xiàn)代加工中的鏜削。然后用特別的砣一點一點地把內(nèi)部的玉磨掉，想想古代的工匠還真是干的有挑戰(zhàn)性。
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桿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，看介紹說是并沒有推廣使用，不知為何。
貝松車床的設計稿，已經(jīng)有點現(xiàn)代機床的樣子了
這個階段的機床原型就介紹完了，可以看出雖然原型在不斷發(fā)展，但是動力來源還是沒有脫離最初的樹木車床，持續(xù)不斷的動力還真的是很大問題，畢竟咱們?nèi)嗽賲柡€是會疲勞的。
蒸汽機與機床
讓我們先來看這張圖，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極為不滿，加以訓斥。瓦特并不介意，他一心想著蒸汽的力量，從此萌發(fā)制造蒸汽機的念頭。
小學課文《瓦特與蒸汽機》配圖
當然歷史絕非這樣簡單。瓦特是吸收前人的成果和他個人艱苦努力，改良了蒸汽機的各種部件，使得動力效率得到提升。瓦特發(fā)明蒸汽機的故事并非那么戲劇化，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術員，他的任務就是維護，更像是修理學校的一臺紐科門蒸汽機，一條濕漉漉的繩子把各個部件捆在一起，它總是壞。
紐科門蒸汽機就是瓦特蒸汽機的前身，瓦特在紐科門的設計上對汽缸部分進行了改進，但是研發(fā)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，蒸汽機發(fā)明者之一
這個時候，威爾金森的出現(xiàn)對瓦爾改良蒸汽機起到了巨大的作用。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(jīng)擁有了自己的車床。
作為一位鋼鐵大師，1774年威爾金森發(fā)明了炮筒鏜床，這是世界上第一臺真正意義上的鏜床。
威爾金森發(fā)明的炮筒鏜床，最初用來鑄造軍火
1775年，威爾金森用這臺炮筒鏜床鏜出的汽缸，重新制造了瓦特那漏洞百出的汽缸，滿足了瓦特蒸汽機的要求。當然作為商人的威爾金森也獲得了瓦特蒸汽機汽缸的獨家供應權。
為了鏜制更大的汽缸，他又于同年制造了一臺水輪驅(qū)動的汽缸鏜床，促進了蒸汽機的發(fā)展。從此，機床開始用蒸汽機通過曲軸驅(qū)動，對于機床和蒸汽機而言這，互相協(xié)助促進了共同的發(fā)展，一個轟轟烈烈的工業(yè)革命時代走向了極致。
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機
工業(yè)革命時期的機床發(fā)明
莫茲利這個名字和機床自然是分不開的，1797年機床工業(yè)之父制成了第一臺螺紋切削車床，它帶有絲桿和光桿，采用滑動刀架——莫氏刀架和導軌，可車削不同螺距的螺紋。
此后，莫茲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機架，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(xiàn)代車床的原型，對英國工業(yè)革命具有重要意義。
莫茲利1800車床
時間轉到19世紀，由于各行業(yè)的發(fā)展，需要應用于不同類型的機床相機出現(xiàn)。1817年，羅伯茨發(fā)明了龍門車床，而來自美國的惠特尼制造出了臥式銑床，這兩種機床刻意分別應用于不同行業(yè)的零件制造需求，隨著工業(yè)革命的發(fā)展機床也在不斷發(fā)展中。
羅伯茨龍門車床
惠特尼臥式銑床
十九世紀最優(yōu)秀的機械技師應數(shù)惠特沃斯，他于1834年制成了測長機，該測長機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(fā)明滾齒機。還建議全部的機床生產(chǎn)業(yè)者都采用同一尺寸的標準螺紋這種螺紋作為標準螺紋被各國所使用。
惠特尼發(fā)明的測長機
為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發(fā)明轉塔式六角車床
菲奇發(fā)明的的轉塔式六角車床
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。
斯潘塞機床
工業(yè)革命本身就是一種爆發(fā)式的發(fā)展，在這種大爆炸中，這個時期的機床也在不斷的發(fā)展變化，為了工業(yè)和生產(chǎn)的更高效率而在不斷的改進，這些機床的發(fā)明家正可謂是生逢此世。
隨著電動機的發(fā)展，機床也由蒸汽動力升級到了電動機驅(qū)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(qū)動到電力驅(qū)動，這樣的過程人類也走了好幾百年的路程。
”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(chǎn)生過影響的人物來，就不能忽略亨利·福特。從現(xiàn)在起100年后的一位歷史學家很可能會得出這樣的結論：對各個地方一切制造業(yè)產(chǎn)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(jīng)提出：汽車應該是“輕巧的、結實的、可靠的和便宜的”。為了實現(xiàn)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(fā)展，使機械制造技術進入了精密化的新階段。
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(chǎn)一臺車到1個小時生產(chǎn)一臺車，1908年10月第一款標準化汽車——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(jīng)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(chǎn)出幾十萬輛汽車，在當時是一項極出色的成就，這是制造業(yè)真正意義上的第一條流水線。
流水線極大的提高了制造業(yè)的生產(chǎn)效率
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(fā)明的流水線，只是機器代替了人工。
數(shù)控機床的發(fā)展
持續(xù)多年的二戰(zhàn)結束后，制造業(yè)還是維持了戰(zhàn)前的發(fā)展水平。操作人員通過手工操作電動機床，將加工零件按照設計圖紙的要求制作出來。這樣的生產(chǎn)方式雖然比起蒸汽時代效率高，但是人心永遠是滿足不了的。
怎么樣才能更快更高效率，怎么樣才能解決一些制造中無法解決的工藝難題，這點很關鍵。
數(shù)控機床的出現(xiàn)還得感謝美國軍方，沒有美國軍方的需求就沒有數(shù)控機床的研發(fā)。
在20世紀40年代末期，一個叫帕森斯的美國工程師構思了一種方法，在一張硬紙卡上打孔來表示需要加工的零件幾何形狀，利用著一張硬卡來控制機床的動作，雖然別人最初只是想一下而已。
1948年帕森斯向美國空軍展示了他的這種想法，美國空軍看后，表示極大的興趣，因為美國空軍正在尋找一種先進的加工方法，希望解決飛機外型樣板的加工問題。
由于樣板形狀復雜，精度要求高，一般的設備難以適應，美國空軍立即委托及贊助美國麻省理工學院進行研究，開發(fā)這部硬卡紙來控制的機床。
終于在1952年，麻省理工學院和帕森斯公司合作，成功的研制出了第一臺示范機，由于大量采用電子管元件，控制裝置比機床本體還要大。
1960年開始，各國陸續(xù)地開發(fā)、生產(chǎn)及使用數(shù)控機床，中國于1968年由北京第一機床廠研制出第一臺數(shù)控機床。1974年微處理器直接用于數(shù)控機床，進一步促進了數(shù)控機床的普及應用和飛速發(fā)展。
早期的數(shù)控機床，都由軍方所有應用于軍事產(chǎn)品的制造
數(shù)控機床也經(jīng)歷了六代的發(fā)展。前三代為第一階段，數(shù)控系統(tǒng)主要是由硬件聯(lián)結構成，稱為硬件數(shù)控;后三代稱為計算機數(shù)控，其功能主要由軟件完成，從1990年開始，數(shù)控機床開始采用通用的CNC系統(tǒng)。
近20年來，隨著科學技術的發(fā)展，先進制造技術的興起和不斷成熟，對數(shù)控技術提出了更高的要求。
智能化時代的百家爭鳴
連計算機都有了操作系統(tǒng)，數(shù)控機床當然不甘落后。2003年在米蘭舉辦的EMO展覽會上，瑞士米克朗公司首次推出智能機床的概念，現(xiàn)在說到這個牌子的機床只能用高端來形容。
2006年，在美國舉辦的第26屆芝加哥國際機床制造技術展覽會上，日本Mazak公司以“智能機床”的名稱，展出了聲稱具有四大智能的數(shù)控機床，這一步代表了數(shù)控機床的未來發(fā)展。
數(shù)控機床的重要性不再復述，就拿金屬加工微信之前發(fā)過的“東芝事件”作為例子，這絕對是幫助一個國家國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。
所以各國都在競相發(fā)展高端的智能數(shù)控機床及系統(tǒng)，其中又以德國與日本的發(fā)展勢頭最為迅猛，大量產(chǎn)品出口國外市場。
各國數(shù)控機床發(fā)展到現(xiàn)在，出現(xiàn)了日德混血的森精機德瑪吉、日本馬扎克與德國吉特邁等一批機床廠家，國內(nèi)也出現(xiàn)了以沈陽機床為代表的一批優(yōu)秀企業(yè)。
但在數(shù)據(jù)技術上，西門子、發(fā)那科等日德巨頭一直壟斷著數(shù)控技術，造成中國企業(yè)高價進口該項技術，淪為世界機床巨頭的“貼牌”制造商，甚至出現(xiàn)生產(chǎn)高檔數(shù)控機床不比普通機床贏利的怪現(xiàn)象。
搭載FANUC操作系統(tǒng)的發(fā)那科T14J機床
終于在2012年，由我國自主研發(fā)并搭載世界首創(chuàng)的智能化運動控制系統(tǒng)——i5數(shù)控系統(tǒng)的系列數(shù)控機床在北京中國國際機床展覽會上首次對外亮相, i5智能裝備數(shù)控系統(tǒng)于2012年7月由沈陽機床集團研制成功，標志著配置i5數(shù)控系統(tǒng)的智能機床進入產(chǎn)業(yè)化階段。
中國制造2025行動綱領中，智能數(shù)控機床和基礎制造裝備行業(yè)列為中國制造業(yè)的戰(zhàn)略必爭領域之一。產(chǎn)業(yè)轉型發(fā)展離不開工作母機，但外國不會輕易將最先進產(chǎn)品和高端技術提供給我們。
所以智能數(shù)控機床一定是制造行業(yè)擁抱智能制造的堅定基礎，沒有優(yōu)質(zhì)的自有國貨，依賴于從國外搞基進口的產(chǎn)品與技術將成為制造行業(yè)轉型升級的“阿喀琉斯之踵”。
借古喻今，機床每次的大規(guī)模發(fā)展都與當時所處的時代格局緊密相關，借著這輪東風智能數(shù)控機床將走向何處，讓我們一起拭目以待。