一、機(jī)床的定義

機(jī)床是對(duì)金屬或其他材料的坯料或工件進(jìn)行加工，使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器。

機(jī)械產(chǎn)品的零件通常都是用機(jī)床加工出來(lái)的。機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，也是能制造機(jī)床本身的機(jī)器，這是機(jī)床區(qū)別于其他機(jī)器的主要特點(diǎn)，故機(jī)床又稱為工作母機(jī)或工具機(jī)。

二、機(jī)床的分類   

金屬切削機(jī)床，主要用于對(duì)金屬進(jìn)行切削加工；

木工機(jī)床，用于對(duì)木材進(jìn)行切削加工；

特種加工機(jī)床，用物理、化學(xué)等方法對(duì)工件進(jìn)行特種加工；

鍛壓機(jī)械。狹義的機(jī)床僅指使用的最廣泛、數(shù)量最多的金屬切削機(jī)床。

1、金屬切削機(jī)床可按不同的分類方法劃分為多種類型。

1.1按加工方式或加工對(duì)象可分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、花鍵加工機(jī)床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和刻線機(jī)等。每類中又按其結(jié)構(gòu)或加工對(duì)象分為若干組，每組中又分為若干型。

1.2按工件大小和機(jī)床重量可分為儀表機(jī)床、中小型機(jī)床、大型機(jī)床、重型機(jī)床和超重型機(jī)床；

1.3按加工精度可分為普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床；

1.4按自動(dòng)化程度可分為手動(dòng)操作機(jī)床、半自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床；

1.5按機(jī)床的自動(dòng)控制方式，可分為仿形機(jī)床、程序控制機(jī)床、數(shù)字控制機(jī)床、適應(yīng)控制機(jī)床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)；

1.6按機(jī)床的適用范圍，又可分為通用、專門(mén)化和專用機(jī)床。

1.7專用機(jī)床中有一種以標(biāo)準(zhǔn)的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量按工件特定形狀或加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件組成的自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床，稱為組合機(jī)床。

1.8 對(duì)一種或幾種零件的加工，按工序先后安排一系列機(jī)床，并配以自動(dòng)上下料裝置和機(jī)床與機(jī)床間的工件自動(dòng)傳遞裝置，這樣組成的一列機(jī)床群稱為切削加工自動(dòng)生產(chǎn)線。

1.9柔性制造系統(tǒng)是由一組數(shù)字控制機(jī)床和其他自動(dòng)化工藝裝備組成的，用電子計(jì)算機(jī)控制，可自動(dòng)地加工有不同工序的工件，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)。

機(jī)床是機(jī)械工業(yè)的基本生產(chǎn)設(shè)備，它的品種、質(zhì)量和加工效率直接影響著其他機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。因此，機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)代化水平和規(guī)模，以及所擁有機(jī)床的數(shù)量和質(zhì)量是一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一。

三、機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)史

公元前二千多年出現(xiàn)的樹(shù)木車床是機(jī)床最早的雛形。工作時(shí)，腳踏繩索下端的套圈，利用樹(shù)枝的彈性使工件由繩索帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，手拿貝殼或石片等作為刀具，沿板條移動(dòng)工具切削工件。中世紀(jì)的彈性桿棒車床運(yùn)用的仍是這一原理。

十五世紀(jì)由于制造鐘表和武器的需要，出現(xiàn)了鐘表匠用的螺紋車床和齒輪加工機(jī)床，以及水力驅(qū)動(dòng)的炮筒鏜床。1500年左右，意大利人列奧納多?達(dá)芬奇曾繪制過(guò)車床、鏜床、螺紋加工機(jī)床和內(nèi)圓磨床的構(gòu)想草圖，其中已有曲柄、飛輪、項(xiàng)尖和軸承等新機(jī)構(gòu)。中國(guó)明朝出版的《天工開(kāi)物》中也載有磨床的結(jié)構(gòu)，用腳踏的方法使鐵盤(pán)旋轉(zhuǎn)，加上沙子和水剖切玉石。

十八世紀(jì)的工業(yè)革命推動(dòng)了機(jī)床的發(fā)展。1774年，英國(guó)人威爾金森發(fā)明了較精密的炮筒鏜床。次年，他用這臺(tái)炮筒鏜床鏜出的汽缸，滿足了瓦特蒸汽機(jī)的要求。為了鏜制更大的汽缸，他又于1776年制造了一臺(tái)水輪驅(qū)動(dòng)的汽缸鏜床，促進(jìn)了蒸汽機(jī)的發(fā)展。從此，機(jī)床開(kāi)始用蒸汽機(jī)通過(guò)天軸驅(qū)動(dòng)。

1797年，英國(guó)人莫茲利創(chuàng)制成的車床由絲杠傳動(dòng)刀架，能實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)進(jìn)給和車削螺紋，這是機(jī)床結(jié)構(gòu)的一次重大變革。莫茲利也因此被稱為“英國(guó)機(jī)床工業(yè)之父”。

19世紀(jì)，由于紡織、動(dòng)力、交通運(yùn)輸機(jī)械和軍火生產(chǎn)的推動(dòng)，各種類型的機(jī)床相繼出現(xiàn)。1817年，英國(guó)人羅伯茨創(chuàng)制龍門(mén)刨床；1818年美國(guó)人惠特尼制成臥式銑床；1876年，美國(guó)制成萬(wàn)能外圓磨床；1835和1897年又先后發(fā)明滾齒機(jī)和插齒機(jī)。

隨著電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，機(jī)床開(kāi)始先采用電動(dòng)機(jī)集中驅(qū)動(dòng)，后又廣泛使用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。二十世紀(jì)初，為了加工精度更高的工件、夾具和螺紋加工工具，相繼創(chuàng)制出坐標(biāo)鏜床和螺紋磨床。同時(shí)為了適應(yīng)汽車和軸承等工業(yè)大量生產(chǎn)的需要，又研制出各種自動(dòng)機(jī)床、仿形機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線。 

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)于1952年研制成第一臺(tái)數(shù)字控制機(jī)床；1958年研制成能自動(dòng)更換刀具，以進(jìn)行多工序加工的加工中心。從此，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使機(jī)床在驅(qū)動(dòng)方式、控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)功能等方面都發(fā)生顯著的變革。

四、機(jī)床的工作    

機(jī)床的切削加工是由刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其運(yùn)動(dòng)可分為表面形成運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)兩類。  

表面形成運(yùn)動(dòng)是使工件獲得所要求的表面形狀和尺寸的運(yùn)動(dòng)，它包括主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和切入運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是從工件毛坯上剝離多余材料時(shí)起主要作用的運(yùn)動(dòng)，它可以是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(如車削)、直線運(yùn)動(dòng)(如在龍門(mén)刨床上刨削)，也可以是刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(如銑削和鉆削)或直線運(yùn)動(dòng)(如插削和拉削)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具和工件待加工部分相向移動(dòng)，使切削得以繼續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，如車削外圓時(shí)刀架溜板沿機(jī)床導(dǎo)軌的移動(dòng)等；切入運(yùn)動(dòng)是使刀具切入工件表面一定深度的運(yùn)動(dòng)，其作用是在每一切削行程中從工件表面切去一定厚度的材料，如車削外圓時(shí)小刀架的橫向切入運(yùn)動(dòng)。 

輔助運(yùn)動(dòng)主要包括刀具或工件的快速趨近和退出、機(jī)床部件位置的調(diào)整、工件分度、刀架轉(zhuǎn)位、送夾料，啟動(dòng)、變速、換向、停止和自動(dòng)換刀等運(yùn)動(dòng)。

各類機(jī)床通常由下列基本部分組成：支承部件，用于安裝和支承其他部件和工件，承受其重量和切削力，如床身和立柱等；變速機(jī)構(gòu)，用于改變主運(yùn)動(dòng)的速度；進(jìn)給機(jī)構(gòu)，用于改變進(jìn)給量；主軸箱用以安裝機(jī)床主軸；刀架、刀庫(kù)；控制和操縱系統(tǒng)；潤(rùn)滑系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)。

機(jī)床附屬裝置包括機(jī)床上下料裝置、機(jī)械手、工業(yè)機(jī)器人等機(jī)床附加裝置，以及卡盤(pán)、吸盤(pán)彈簧夾頭、虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和分度頭等機(jī)床附件。

評(píng)價(jià)機(jī)床技術(shù)性能的指標(biāo)最終可歸結(jié)為加工精度和生產(chǎn)效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面質(zhì)量和機(jī)床的精度保持性。生產(chǎn)效率涉及切削加工時(shí)間和輔助時(shí)間，以及機(jī)床的自動(dòng)化程度和工作可靠性。這些指標(biāo)一方面取決于機(jī)床的靜態(tài)特性，如靜態(tài)幾何精度和剛度；而另一方面與機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性，如運(yùn)動(dòng)精度、動(dòng)剛度、熱變形和噪聲等關(guān)系更大。

五、機(jī)床未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 

機(jī)床未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是：

進(jìn)一步應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型伺服驅(qū)動(dòng)元件、光柵和光導(dǎo)纖維等新技術(shù)，簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高和擴(kuò)大自動(dòng)化工作的功能，使機(jī)床適應(yīng)于納入柔性制造系統(tǒng)工作；

提高功率主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度，相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的動(dòng)、靜剛度以適應(yīng)采用新型刀具的需要，提高切削效率；

提高加工精度并發(fā)展超精密加工機(jī)床，以適應(yīng)電子機(jī)械、航天等新興工業(yè)的需要；發(fā)展特種加工機(jī)床，以適應(yīng)難加工金屬材料和其他新型工業(yè)材料的加工。