镗铣床世界上第一台真正的镗床是这样诞生的！

这是《金属加工》杂志发表的第8335篇文章

引导阅读

什么是镗床？镗床主要是用镗刀镗削工件的机床。如下图所示。通常镗刀的旋转是主要运动，镗刀或工件的运动是进给运动。其加工精度和表面质量高于钻床，镗床是加工大型箱体零件的主要设备。

那么你对钻孔机前世今生的故事了解多少？今天，边肖将向你展示世界上第一台真正的镗床是如何诞生的。

钻蛀虫

在看第一台镗床之前，我们先来看看镗床主要加工哪些零件。镗床的主要功能是在工件上镗各种孔和孔系，特别适合加工多孔箱体零件(见下图)。此外，还可以加工平面、凹槽等。

情形

在漫长的历史发展中，人类通过不懈的努力，一次又一次地进行创新和进步。让我们寻找世界上第一个真正的镗床发明家！

最早的钻孔机

列奥纳多·迪·皮耶罗·达·芬奇(1452-1519)是意大利文艺复兴时期的画家、科学家、人类智慧的象征，也是意大利文艺复兴时期最著名的艺术家。他不仅是一位伟大的画家，也是一位未来学家、建筑师、数学家、音乐家、发明家、解剖学家、雕刻家、物理学家和机械工程师。他以高超的绘画技巧而闻名。同时，他还设计了许多当时无法实现，却出现在现代科技中的发明。

到了15世纪，由于制造钟表和武器的需要，出现了钟表匠使用的螺旋车床和齿轮加工机，以及水驱动的筒式镗床。1501年，达芬奇绘制了车床、镗床、螺纹加工机和内圆磨床的概念草图，这些机器已经有了曲柄、飞轮、中心和轴承。

镗床被称为“机械之母”。说到镗床，首先要说达芬奇。这位传奇人物可能是金属加工用镗床的最早设计者。他设计的镗床由液压动力或踏板提供动力，镗刀紧贴工件旋转，工件固定在起重机驱动的移动台上。1540年，一位中国画家画了一幅名为《烟火》的画，也有同样的镗床图。如图，这种镗床类似于现代机械加工，里面的玉石是用专门的锤子(刀具)一点一点磨掉的。当时专门用镗床精加工中空铸件。

烟火中的钻孔

约翰·斯密顿设计并制造了一种切割圆柱内圆的专用机床

史密斯是18世纪最好的机械技师。小时候，史密斯对机械非常感兴趣。上学的时候对车床、蒸汽机等机器更有热情，自己动手制作组装这些机器的模型，很早就表现出机械技术人员的素质。从学校毕业后，约翰·斯密顿决定为一名律师工作。做了三年左右的律师，因为对当时逐渐发展起来的机械技术非常感兴趣，放弃了律师的工作。

约翰·斯密顿想成为一名真正的精密技工，所以他去了科学仪器和数学仪器厂工作。当时英国正处于高速发展阶段，工业发展迅速，交通、煤矿、港口建设等项目进展顺利。生产建设所需的各种机械也相继制造出来。

过去，当约翰·斯密顿在他约克郡的家附近的煤矿里看到使用纽科入口气动蒸汽机来驱动排水泵时，他对这种大型设备非常感兴趣，这就是他后来制造蒸汽机的原因。

气动蒸汽机的制造商纽科门死后很长一段时间，“理论家”都没有注意到这种机械。纽科曼气动蒸汽机的发展靠实干家。最早非常重视蒸汽动力并开始改进的机械技师是史密斯顿。

制造蒸汽机时，史密斯顿最困难的是加工气缸。大圆筒的内圆加工成圆是相当困难的。为此，史密斯顿在卡伦铁厂制造了一种切割气缸内圆的专用机床。镗床由水车驱动，其长轴前端装有刀具，刀具可以在气缸内旋转，从而加工出其内圆。由于刀具安装在长轴的前端，会出现轴偏等问题，所以很难制造出真正的圆形圆柱体。为此，史密斯顿多次采用改变气缸位置的方法进行加工。后来威尔金森改进了镗床，精确加工内圆。史密斯顿通过提高加工精度，使纽科门式气动蒸汽机的效率提高了一倍以上。

世界上第一台真正的钻孔机诞生了

英国发明家约翰·威尔金森是世界上第一台真正的镗床(即筒式镗床)的发明者(见图)。

约翰·威尔金森

威尔金森20岁时，他的家人搬到了斯塔福德郡。他建造了比尔斯顿的第一座冶铁炉，因此他称威尔金森为“斯塔福德郡的铁匠大师”。1774年，47岁的威尔金森在他父亲的工厂里努力工作，终于制造出了这种能以罕见的精度钻出火炮身管的新机器。有趣的是，1808年威尔金森去世后，他被安葬在自己设计的铸铁棺材里。17世纪，由于军事需要，火炮制造业发展迅速，如何制造火炮枪管成为人们迫切需要解决的大问题。瓦特于1769年获得实用蒸汽机专利后，气缸的加工精度成为蒸汽机的关键问题。

对于这些问题，1774年威尔金森发明的镗床起了很大的作用。其实确切的说，威尔金森的镗床是一种可以精确加工大炮的钻床。它是一个中心为空的圆柱形镗杆，两端安装在轴承上，如图所示。他用这种枪管镗床镗出来的汽缸也符合瓦特蒸汽机的要求。1775年，世界上第一台真正的镗床诞生了。

枪管镗床图

威尔金森在1776年制造了一种更精确的水轮驱动的圆柱镗床，如下图所示。该镗床利用水轮使料筒旋转，并使其对准固定中心刀具前进。由于刀具和材料之间的相对运动，材料被高精度地钻出圆柱形孔。镗床的发明促进了蒸汽机的发展。从此，机床开始由蒸汽机通过曲轴驱动。

气缸镗床

但威尔金森的发明并没有申请专利保护，人们纷纷抄袭安装。1802年，瓦特在书中谈到了威尔金森的发明，并在他的索霍钢铁厂进行了复制。后来，瓦特在制造蒸汽机的汽缸和活塞时，还应用了威尔金森，一种神奇的机器。本来对于活塞可以在外面测量切割，但是对于气缸就没那么简单了，所以镗床是必须的。当时瓦特用水轮转动金属圆筒，让中心固定刀具向前移动，切割圆筒内部。结果直径75英寸(1英寸=2.54厘米)的圆柱体误差小于一枚硬币的厚度，这在当时是非常先进的。

钻孔机对瓦特的蒸汽机做出了重要贡献

如果没有蒸汽机，第一波工业革命就不可能发生。除了必要的社会机会之外，蒸汽机本身发展和应用的一些技术先决条件也是不可忽视的，因为一个木匠要想把木头切割好还远远不容易，没有相应的技术设备也不可能把金属做成一些特殊的形状。

1764年，格拉斯哥大学接收了一台纽科门蒸汽机进行修理，任务交给了瓦特。瓦特修好后，看到它那么努力，像个老人一样气喘吁吁，蹦蹦跳跳，跑来跑去，觉得应该改进了。他注意到最主要的问题是汽缸每次都随着蒸汽忽冷忽热，浪费了很多热量。能不能保冷，让活塞照常工作？于是他自费租了一个地窖，收集了几台报废的蒸汽机，决心造一台新机器。

从那以后，瓦特整天摆弄这些机器，两年后，他终于有了新的面貌。但是，试着点火时，气缸到处漏气。瓦特尽力用毛毡和防水布把它包起来。过了几个月，他还是治不好这个问题。瓦特没有放弃。经过不懈的努力，他终于设计出了一种与汽缸分离的冷凝器，热效率提高了3倍，只用到了原煤的1/4。这个关键地方有了突破，瓦特突然觉得前途光明。他去大学问布莱克教授一些理论问题，教授把他介绍给发明了镗床的威尔金森。他们用镗枪管的方法制造气缸和活塞，解决了最麻烦的漏气问题。

1784年，瓦特的蒸汽机装有曲轴和飞轮，活塞可以由从两侧进来的蒸汽连续驱动，不需要人力调节阀门。世界上第一台真正的蒸汽机诞生了。

1880年，德国开始生产前后立柱、工作台的卧式镗床。为了适应超大型和重型工件的加工，地面镗床是20世纪30年代发展起来的。随着铣削工作量的增加，20世纪50年代出现了落地镗铣床。由于钟表仪器制造业的发展，需要加工孔距误差小的设备，于是坐标镗床出现在瑞士。现在，为了提高镗床的定位精度，光学读数头或数字显示装置得到了广泛的应用。一些镗床还采用数控系统实现坐标定位和加工过程自动化。