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机械常识

世界机床发展简史

时间:2019/9/25 9:54:09   作者:   来源:   阅读:314   评论:0

一、机床的原型

  人之所以从猿猴进化,靠的就是咱们这双手,不过光靠手也不行,所以必须得有工具来进行协助。想想人类的祖先还真是聪明,为了更方便的用工具进行加工,机床最早原型的树木车床就这样诞生啦,大概距今二千多年前吧。

  作为原型来说还是比较粗糙,大家看图就知道了。操作的时候用脚踩住绳子下方套圈,利用树枝的韧性把工件带动旋转,用石片或者贝壳等物作为刀具,将刀具沿着横条对物品进行切割的操作。

世界机床发展简史

树木车床,确如其名

  十三世纪,机床原型也在发展,你总不能老是挂树上吧,这时候就有用脚踏板旋转曲轴并带动飞轮,再传动到主轴使其旋转的“脚踏车床”,也称之为弹性杆棒车床,不过除了刀具是真用金属外,操作原理还是跟原先一模一样的。

         世界机床发展简史  

1395年杆棒机床出现在德国

         世界机床发展简史  

    这时候只要脚踩踏板就行了,注意头上的木条,靠它上下带来动力

世界机床发展简史

  很清晰的浊刻画,这时候的机床原型还主要是用来加工木料

  说了欧洲的再来说说咱中国。同一时期的明朝出版了一本奇书叫《天工开物》,记载了明朝中古及以前的各项技术,看过就能知道什么叫“古人的智慧”,可以看一下。

  这本书里也记载了磨床的结构,这里利用了类似欧洲中世纪脚踏机床的原理,用脚踏的方法使金属盘旋转,配合沙子和水来加工玉石。

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《天工开物》中的磨床结构

  用扎砣来切割玉石,你看那熟悉的脚踏板,一样已经可以替换的扎砣(刀具)。       

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《开工天物》“扎砣图”

  你看右边桌上的冲砣,大小型号一应俱全,看玉料的大小来选择合适的工具。

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《开工天物》“冲砣图”

  这个就类似于现代加工中的镗削。然后用特别的砣一点一点地把内部的玉磨掉,想想古代的工匠还真是干的有挑战性。

世界机床发展简史   《开工天物》“掏堂图”

  咱们再把目光放到欧洲,一个叫贝松的法国人设计出了一种通过过螺丝杆使刀具滑动的用来车螺丝的车床,刀具终于不再是固定在一个位置的了,看介绍说是并没有推广使用,不知为何。

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贝松车床的设计稿,已经有点现代机床的样子了

  这个阶段的机床原型就介绍完了,可以看出虽然原型在不断发展,但是动力来源还是没有脱离最初的树木车床,持续不断的动力还真的是很大问题,毕竟咱们人再厉害还是会疲劳的。

蒸汽机与机床

  让我们先来看这张图,每个当过学生的肯定都会有些印象,让我们来回顾一下这个故事。

  童年时代的瓦特和茶壶的故事一天晚上,瓦特和一个小女孩在家里喝茶。瓦特不停地摆弄茶壶盖,一会儿打开,一会儿盖上,当他把茶壶嘴堵住时,蒸汽顶开了茶盖。在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满,加以训斥。瓦特并不介意,他一心想着蒸汽的力量,从此萌发制造蒸汽机的念头。   世界机床发展简史  小学课本《瓦特与蒸汽机》配图

  当然历史绝非这样简单。瓦特是吸收前人的成果和他个人艰苦努力,改良了蒸汽机的各种部件,使得动力效率得到提升。瓦特发明蒸汽机的故事并非那么戏剧化,但是精彩程度却远超这个童话故事。

    1763年,英国格拉斯哥大学雇用了一名叫瓦特的技术员,他的任务就是维护,更像是修理学校的一台纽科门蒸汽机,一条湿漉漉的绳子把各个部件捆在一起,它总是坏。

  纽科门蒸汽机就是瓦特蒸汽机的前身,瓦特在纽科门的设计上对汽缸部分进行了改进,但是研发屡次失败的一个主要原因,是手工锤打的锡制汽缸总是漏气。

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詹姆斯·瓦特,蒸汽机发明者之一

  这个时候,威尔金森的出现对瓦尔改良蒸汽机起到了巨大的作用。当瓦特还在为自己那3/8英寸厚的真正汽缸骄傲的时候,威尔金森已经拥有了自己的车床。

  作为一位钢铁大师,1774年威尔金森发明了炮筒镗床,这是世界上第一台真正意义上的镗床。

世界机床发展简史  

威尔金森发明的炮筒镗床,最初用来铸造军火

    1775年,威尔金森用这台炮筒镗床镗出的汽缸,重新制造了瓦特那漏洞百出的汽缸,满足了瓦特蒸汽机的要求。当然作为商人的威尔金森也获得了瓦特蒸汽机汽缸的独家供应权。

  为了镗制更大的汽缸,他又于同年制造了一台水轮驱动的汽缸镗床,促进了蒸汽机的发展。从此,机床开始用蒸汽机通过曲轴驱动,对于机床和蒸汽机而言这,互相协助促进了共同的发展,一个轰轰烈烈的工业革命时代走向了极致。

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威尔金森为锻造更大汽缸制作的汽缸镗床

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安装了汽缸镗床制作的汽缸所改良的瓦特蒸汽机


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