滑輪是什么意思？

滑輪是物理學(xué)中一個(gè)很重要的概念。它是一種機(jī)械傳動(dòng)器材，由套在輪芯上的滑動(dòng)輪組成。通過(guò)滑輪的幫助，我們可以改變力的方向和大小。這使得滑輪成為了很多機(jī)械系統(tǒng)中不可或缺的部分。比如，我們可以用滑輪提升重物，把重物放在滑輪上，相當(dāng)于使得重物的重量減少了，這樣我們可以輕松地把重物拉起來(lái)。所以說(shuō)，滑輪是物理學(xué)中一個(gè)非常重要的概念。

除了在機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用，滑輪還有很多其他的意義?；喿鳛橐环N圖案設(shè)計(jì)手法，可以在日常生活中增添裝飾性。比如，在服裝設(shè)計(jì)中，我們常?？梢钥吹交喿鳛閳D案元素出現(xiàn)，這樣可以使得服裝更加有趣和富有質(zhì)感。此外，在建筑設(shè)計(jì)中，滑輪還可以被用來(lái)制作窗簾桿或者燈具，增加空間的美感。

滑輪在人類發(fā)明史上也有很重要的地位。早在古代，人們就發(fā)明了使用滑輪的機(jī)械設(shè)備，比如說(shuō)簡(jiǎn)單的滑輪組合可以用來(lái)提升沉重的物體，甚至是用于修建金字塔。而在中世紀(jì)以后，滑輪的應(yīng)用范圍變得越來(lái)越廣泛，不僅用于農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸，還應(yīng)用于制造和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)滑輪的出現(xiàn)，推動(dòng)了工業(yè)革命的進(jìn)程，為現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

在人類還未發(fā)明機(jī)床時(shí),第一臺(tái)機(jī)床又是怎樣制造出來(lái)的呢?

第一臺(tái)鏜床問(wèn)世

工場(chǎng)手工業(yè)雖然是相對(duì)落后的，但是它卻訓(xùn)練和造就了許許多多的技工，他們盡管不是專門(mén)制造機(jī)器的行家里手，但他們卻能制造各種各樣的手工器具，例如刀、鋸、針、鉆、錐、磨以及軸類、套類、齒輪類、床架類等等，其實(shí)機(jī)器就是由這些零部件組裝而成的。

說(shuō)起鏜床，還先得說(shuō)說(shuō)達(dá)·芬奇。這位傳奇式的人物，可能就是最早用于金屬加工的鏜床的設(shè)計(jì)者。他設(shè)計(jì)的鏜床是以水力或腳踏板作為動(dòng)力，鏜削的工具緊貼著工件旋轉(zhuǎn)，工件則固定在用起重機(jī)帶動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)上。1540年，另一位畫(huà)家畫(huà)了一幅《火工術(shù)》的畫(huà)，也有同樣的鏜床圖，那時(shí)的鏜床專門(mén)用來(lái)對(duì)中空鑄件進(jìn)行精加工。

到了17世紀(jì)，由于軍事上的需要，大炮制造業(yè)的發(fā)展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人們亟需解決的一大難題。

世界上第一臺(tái)真正的鏜床是1775年由威爾金森發(fā)明的。其實(shí)，確切地說(shuō)，威爾金森的鏜床是一種能夠精密地加工大炮的鉆孔機(jī)，它是一種空心圓筒形鏜桿，兩端都安裝在軸承上。

1728年，威爾金森出生在美國(guó)，在他20歲時(shí)，遷到斯塔福德郡，建造了比爾斯頓的第一座煉鐵爐。因此，人稱威爾金森為“斯塔福德郡的鐵匠大師”。1775年，47歲的威爾金森在他父親的工廠里經(jīng)過(guò)不斷努力，終于制造出了這種能以罕見(jiàn)的精度鉆大炮炮筒的新機(jī)器。有意思的是，1808年威爾金森去世以后，他就葬在自己設(shè)計(jì)的鑄鐵棺內(nèi)。

但是，威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明沒(méi)有申請(qǐng)專利保護(hù)，人們紛紛仿造它，安裝它。1802年，瓦特也在書(shū)中談到了威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明，并在他的索霍鐵工廠里進(jìn)行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽機(jī)的汽缸和活塞時(shí)，也應(yīng)用了威爾金森這架神奇的機(jī)器。原來(lái)，對(duì)活塞來(lái)說(shuō)，可以在外面一邊量著尺寸，一邊進(jìn)行切削，但對(duì)汽缸就不那么簡(jiǎn)單了，非用鏜床不可。當(dāng)時(shí)，瓦特就是利用水輪使金屬圓筒旋轉(zhuǎn)，讓中心固定的刀具向前推進(jìn)，用以切削圓筒內(nèi)部，結(jié)果，直徑75英寸的汽缸，誤差還不到一個(gè)硬幣的厚度，這在當(dāng)對(duì)是很先進(jìn)的了。

在以后的幾十年間，人們對(duì)威爾金森的鏜床作了許多改進(jìn)。1885年，英國(guó)的赫頓制造了工作臺(tái)升降式鏜床，這已成為了現(xiàn)代鏜床的雛型。

車床誕生記

早在古埃及時(shí)代，人們已經(jīng)發(fā)明了將木材繞著它的中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)用刀具進(jìn)行車削的技術(shù)。起初，人們是用2根立木作為支架，架起要車削的木材，利用樹(shù)枝的彈力把繩索卷到木材上，拉動(dòng)繩子轉(zhuǎn)動(dòng)木材，用刀具車削。

這種古老的方法逐漸演化，發(fā)展成了在滑輪上繞二三圈繩子，繩子架在彎成弓形的彈性桿上，來(lái)回推拉弓使加工物體旋轉(zhuǎn)從而進(jìn)行車削，這便是“弓車床”。

到了中世紀(jì)，有人設(shè)計(jì)出了用腳踏板旋轉(zhuǎn)曲軸并帶動(dòng)飛輪，再傳動(dòng)到主軸使其旋轉(zhuǎn)的“腳踏車床”。16世紀(jì)中葉，法國(guó)有一個(gè)叫貝松的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了一種用螺絲杠使刀具滑動(dòng)的車螺絲用的車床，可惜的是，這種車床并沒(méi)有推廣使用。

時(shí)間到了18世紀(jì)，又有人設(shè)計(jì)了一種用腳踏板和連桿旋轉(zhuǎn)曲軸，可以把轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能貯存在飛輪上的車床上，并從直接旋轉(zhuǎn)工件發(fā)展到了旋轉(zhuǎn)床頭箱，床頭箱是一個(gè)用于夾持工件的卡盤(pán)。

在發(fā)明車床的故事中，最引人注目的是一個(gè)名叫莫茲利的英國(guó)人，因?yàn)樗?797年發(fā)明了劃時(shí)代的刀架車床，這種車床帶有精密的導(dǎo)螺桿和可互換的齒輪。

莫茲利生于1771年，18歲的時(shí)候，他是發(fā)明家布拉默的得力助手。據(jù)說(shuō)，布拉默原先一直是干農(nóng)活的，16歲那年因一次事故致使右踝傷殘，才不得不改行從事機(jī)動(dòng)性不強(qiáng)的木工活。他的第一項(xiàng)發(fā)明便是1778年的抽水馬桶，莫茲利開(kāi)始一直幫助布拉默設(shè)計(jì)水壓機(jī)和其他機(jī)械，直到26歲才離開(kāi)布拉默，因?yàn)椴祭直┑鼐芙^了莫利茲提出的把工資增加到每周30先令以上的請(qǐng)求。

就在莫茲利離開(kāi)布拉默的那一年，他制成了第一臺(tái)螺紋車床，這是一臺(tái)全金屬的車床，能夠沿著2根平行導(dǎo)軌移動(dòng)的刀具座和尾座。導(dǎo)軌的導(dǎo)向面是三角形的，在主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)絲杠使刀具架橫向移動(dòng)。這是近代車床所具有的主要機(jī)構(gòu)，用這種車床可以車制任意節(jié)距的精密金屬螺絲。

3年以后，莫茲利在他自己的車間里制造了一臺(tái)更加完善的車床，上面的齒輪可以互相更換。不久，更大型的車床也問(wèn)世了，為蒸汽機(jī)和其他機(jī)械的發(fā)明立下了汗馬功勞。

19世紀(jì)，由于高速工具鋼的發(fā)明和電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，車床不斷完善，終于達(dá)到了高速度和高精度的現(xiàn)代水平。

刨床和銑床

在發(fā)明過(guò)程中，許多事情往往是相輔相承、環(huán)環(huán)相扣的：為了制造蒸汽機(jī)，需要鏜床相助；蒸汽機(jī)發(fā)明發(fā)后，從工藝要求上又開(kāi)始呼喚龍門(mén)刨床了?？梢哉f(shuō)，正是蒸汽機(jī)的發(fā)明，導(dǎo)致了“工作母機(jī)”從鏜床、車床向龍門(mén)刨床的設(shè)計(jì)發(fā)展。其實(shí)，刨床就是一種刨金屬的“刨子”。

由于蒸汽機(jī)閥座的平面加工需要，從19世紀(jì)初開(kāi)始，很多技術(shù)人員開(kāi)始了這方面的研究，其中有理查德·羅伯特、理查德·普拉特、詹姆斯·福克斯以及約瑟夫·克萊門(mén)特等，他們從1814年開(kāi)始，在25年的時(shí)間內(nèi)各自獨(dú)立地制造出了龍門(mén)刨床。這種龍門(mén)刨床是把加工物件固定在往返平臺(tái)上，刨刀切削加工物的一面。但是，這種刨床還沒(méi)有送刀裝置，正處在從“工具“向“機(jī)械”的轉(zhuǎn)化過(guò)程之中。到了1839年，英國(guó)一個(gè)名叫博德默的人終于設(shè)計(jì)出了具有送刀裝置的龍頭刨床。

另一位英國(guó)人內(nèi)史密斯從1831年起的40年內(nèi)發(fā)明制造了加工小平面的牛頭刨床，它可以把加工物體固定在床身上，而刀具作往返運(yùn)動(dòng)。

此后，由于工具的改進(jìn)、電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，龍門(mén)刨床一方面朝高速切割、高精度方向發(fā)展，另一方面朝大型化方向發(fā)展。

19世紀(jì)，英國(guó)人為了蒸汽機(jī)等工業(yè)革命的需要發(fā)明了鏜床、刨床，而美國(guó)人為了生產(chǎn)大量的武器，則專心致志于銑床的發(fā)明。銑床是一種帶有形狀各異銑刀的機(jī)器，它可以切削出特殊形狀的工件，如螺旋槽、齒輪形等。

早在1664年，就有人依靠旋轉(zhuǎn)圓形刀具制造出了一種用于切削的機(jī)器，這可算是原始的銑床了。當(dāng)然，真正確立銑床在機(jī)器制造中地位的，要算美國(guó)人惠特尼了。

1818年，惠特尼制造了世界上第一臺(tái)普通銑床，但是，銑床的專利卻是英國(guó)的博德默于1839年捷足先“得”的。

1862年，美國(guó)的布朗制造出了世界上最早的萬(wàn)能銑床，這種銑床在備有萬(wàn)有分度盤(pán)和綜合銑刀方面是劃時(shí)代的創(chuàng)舉。萬(wàn)能銑床的工作臺(tái)能在水平方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，并帶有立銑頭等附件。同時(shí)，布朗還設(shè)計(jì)了一種經(jīng)過(guò)研磨也不會(huì)變形的成形銑刀，接著還制造了磨銑刀的研磨機(jī)，使銑床達(dá)到了現(xiàn)在這樣的水平。

磨床和鉆床

磨削是人類自古以來(lái)就知道的一種古老技術(shù)，舊石器時(shí)代，磨制石器用的就是這種技術(shù)。以后，隨著金屬器具的使用，促進(jìn)了研磨技術(shù)的發(fā)展。但是，設(shè)計(jì)出名副其實(shí)的磨削機(jī)械還是近代的事情，即使在19世紀(jì)初期，人們依然是通過(guò)旋轉(zhuǎn)天然磨石，讓它接觸加工物體進(jìn)行磨削加工的。

1864年，美國(guó)制成了世界上第一臺(tái)磨床，這是在車床的溜板刀架上裝上砂輪，并且使它具有自動(dòng)傳送的一種裝置。過(guò)了12年以后，美國(guó)的布朗發(fā)明了接近現(xiàn)代磨床的萬(wàn)能磨床。

人造磨石的需求也隨之興起。如何研制出比天然磨石更耐磨的磨石呢？1892年，美國(guó)人艾奇遜試制成功了用焦炭和砂制成的碳化硅，這是一種現(xiàn)稱為C磨料的人造磨石；2年以后，以氧化鋁為主要成份的A磨料又試制成功，這樣，磨床便得到了更廣泛的應(yīng)用。

以后，由于軸承、導(dǎo)軌部分的進(jìn)一步改進(jìn)，磨床的精度越來(lái)越高，并且向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，出現(xiàn)了內(nèi)圓磨床、平面磨床、滾磨床、齒輪磨床、萬(wàn)能磨床等等。

與磨削技術(shù)相似，鉆孔技術(shù)也有著久遠(yuǎn)的歷史。考古學(xué)家現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，公元前4000年，人類就發(fā)明了打孔用的裝置。古人在兩根立柱上架個(gè)橫梁，再?gòu)臋M梁上向下懸掛一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)的錐子，然后用弓弦纏繞帶動(dòng)錐子旋轉(zhuǎn)，這樣就能在木頭石塊上打孔了。不久，人們還設(shè)計(jì)出了稱為“轆轤”的打孔用具，它也是利用有彈性的弓弦，使得錐子旋轉(zhuǎn)。

到了1850年前后，德國(guó)人馬蒂格諾尼最早制成了用于金屬打孔的麻花鉆；1862年在英國(guó)倫敦召開(kāi)的國(guó)際博覽會(huì)上，英國(guó)人惠特沃斯展出了由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鑄鐵柜架的鉆床，這便成了近代鉆床的雛形。

以后，各種鉆床接連出現(xiàn)，有搖臂鉆床、備有自動(dòng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的鉆床、能一次同時(shí)打多個(gè)孔的多軸鉆床等。由于工具材料和鉆頭的改進(jìn)，加上采用了電動(dòng)機(jī)，大型的高性能的鉆床終于制造出來(lái)了。

不斷發(fā)展的車床

19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，單一的車床已逐漸演化出了銑床、刨床、磨床、鉆床等等，這些主要機(jī)床已經(jīng)基本定型，這樣就為20世紀(jì)前期的精密機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械化和半自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。

在20世紀(jì)的前20年內(nèi)，人們主要是圍繞銑床、磨床和流水裝配線展開(kāi)的。由于汽車、飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的要求，在大批加工形狀復(fù)雜、高精度及高光潔度的零件時(shí)，迫切需要精密的、自動(dòng)的銑床和磨床。由于多螺旋線刀刃銑刀的問(wèn)世，基本上解決了單刃銑刀所產(chǎn)生的振動(dòng)和光潔度不高而使銑床得不到發(fā)展的困難，使銑床成為加工復(fù)雜零件的重要設(shè)備。

被世人譽(yù)為“汽車之父”的福特，提出：汽車應(yīng)該是“輕巧的、結(jié)實(shí)的、可靠的和便宜的”。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須研制高效率的磨床，為此，美國(guó)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(jī)械制造技術(shù)進(jìn)入了精密化的新階段。

在1920年以后的30年中，機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)入了半自動(dòng)化時(shí)期，液壓和電器元件在機(jī)床和其他機(jī)械上逐漸得到了應(yīng)用。1938年，液壓系統(tǒng)和電磁控制不但促進(jìn)了新型銑床的發(fā)明，而且在龍門(mén)刨床等機(jī)床上也推廣使用。30年代以后，行程開(kāi)關(guān)——電磁閥系統(tǒng)幾乎用到各種機(jī)床的自動(dòng)控制上了。

第二次世界大戰(zhàn)以后，由于數(shù)控和群控機(jī)床和自動(dòng)線的出現(xiàn)，機(jī)床的發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入了自動(dòng)化時(shí)期。數(shù)控機(jī)床是在電子計(jì)算機(jī)發(fā)明之后，運(yùn)用數(shù)字控制原理，將加工程序、要求和更換刀具的操作數(shù)碼和文字碼作為信息進(jìn)行存貯，并按其發(fā)出的指令控制機(jī)床，按既定的要求進(jìn)行加工的新式機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床的方案，是美國(guó)的帕森斯在研制檢查飛機(jī)螺旋槳葉剖面輪廓的板葉加工機(jī)時(shí)向美國(guó)空軍提出的，在麻省理工學(xué)院的參加和協(xié)助下，終于在1949年取得了成功。1951年，他們正式制成了第一臺(tái)電子管數(shù)控機(jī)床樣機(jī)，成功地解決了多品種小批量的復(fù)雜零件加工的自動(dòng)化問(wèn)題。以后，一方面數(shù)控原理從銑床擴(kuò)展到銑鏜床、鉆床和車床，另一方面，則從電子管向晶體管、集成電路方向過(guò)渡。

1970年至1974年，由于小型計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)床控制，出現(xiàn)了3次技術(shù)突破。第一次是直接數(shù)字控制器，使一臺(tái)小型電子計(jì)算機(jī)同時(shí)控制多臺(tái)機(jī)床，出現(xiàn)了“群控”；第二次是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，用一支光筆進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改設(shè)計(jì)及計(jì)算程序；第三次是按加工的實(shí)際情況及意外變化反饋并自動(dòng)改變加工用量和切削速度，出現(xiàn)了自適控制系統(tǒng)的機(jī)床。

1968年，英國(guó)的毛林斯機(jī)械公司研制成了第一條數(shù)控機(jī)床組成的自動(dòng)線，不久，美國(guó)通用電氣公司提出了“工廠自動(dòng)化的先決條件是零件加工過(guò)程的數(shù)控和生產(chǎn)過(guò)程的程控”，于是，到70年代中期，出現(xiàn)了自動(dòng)化車間，自動(dòng)化工廠也已開(kāi)始建造。

經(jīng)過(guò)100多年的風(fēng)風(fēng)雨雨，機(jī)床的家族已日漸成熟，真正成了機(jī)械領(lǐng)域的“工作母機(jī)”。

車床的發(fā)展史

車床的發(fā)展大致可區(qū)分成四個(gè)階段，雛型期，基本架構(gòu)期、獨(dú)立動(dòng)力期與數(shù)值控制期，底下將針對(duì) 其 發(fā)

展的過(guò)程加以介紹。

車床的誕生不是發(fā)明出來(lái)的，而是逐漸演進(jìn)而成，早在四千年前就記載有人利用簡(jiǎn)單的拉弓原理完成鉆孔 的工作，這是有記錄最早的工具機(jī)，即使到目前仍可發(fā)現(xiàn) 以人力做為驅(qū)動(dòng)力的手工鉆床，之后車床衍生而出，并被 用于木材的車削與鉆孔，英文中車床的名稱 Lathe(Lath 是 木板的意思 ) 就是由此而來(lái)，經(jīng)過(guò)數(shù)百年的演進(jìn)，車床的 進(jìn)展很慢，木質(zhì)的床身，速度慢且扭力低，除了用在木工 外，并不適合做金屬切削，直到工業(yè)革命前。這段期間可 稱為車床的雛型期

18 世紀(jì)開(kāi)始的工業(yè)革命，象征著以工匠主導(dǎo)的農(nóng)業(yè)社會(huì)結(jié)束，取而代之的是強(qiáng)調(diào)大量生產(chǎn)的工業(yè)社會(huì)， 由于 各種金屬制品被大量使用，為了滿足金屬另件的加工，車床成了關(guān)鍵性設(shè)備， 18 世紀(jì)初車床的床身已是 金屬制，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變大更適合做金屬切削，但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 只能做車削與螺旋方面的加工，到了 19 世紀(jì)才有完全以鐵制 零件組合完成的車床，再加上諸如螺桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)入， 一部具有基本功能的車床總算開(kāi)發(fā)出來(lái)。但因動(dòng)力只能靠人 力、獸力或水力帶動(dòng)，仍無(wú)法滿足需求，只能算是剛完成基 本架構(gòu)的建構(gòu)。

瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī)，使得車床可藉由蒸氣產(chǎn)生動(dòng)力用來(lái)驅(qū)動(dòng)車床運(yùn) 轉(zhuǎn)，此時(shí) 車床的動(dòng)力是集中一處，再藉由皮帶與齒輪的傳遞分散到工廠各處的車床， 20 世紀(jì)初擁有獨(dú)立動(dòng)力源的動(dòng)力車床 (Engine Lathe) 終于被開(kāi)發(fā) ( 見(jiàn)圖三 ) ，也將車床帶到新的領(lǐng)域。此期間拜福特公司大量生產(chǎn)汽車所賜，許多汽車零件必須以車床加工，為了確保零件供應(yīng)充足，供貨商必須大量采購(gòu)車床才能應(yīng)付所需，即使到今天車床的發(fā)展仍受到汽車產(chǎn)業(yè)的榮枯所左右。

20 世紀(jì)中，計(jì)算機(jī)被發(fā)明，不久計(jì)算機(jī)即被應(yīng)用在工具機(jī)上，數(shù)值控制車床逐漸取代傳統(tǒng)車床成為工廠 利器 ，生產(chǎn)效率倍增，零件加工精度更是大幅提升，且隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件日趨進(jìn)步與成熟，許多以往視為 無(wú)法加工的技術(shù)一一被克服， CNC 化工具機(jī)的比率成了國(guó)家現(xiàn)代化 的重要指標(biāo)。

從歷史的角度來(lái)看促使車床發(fā)展除了 18 世紀(jì)工業(yè)革命與 20 世 紀(jì)汽車業(yè)興起是主因外，另一項(xiàng)主因是切削刀具的進(jìn)步，早期使用 的切削刀具材質(zhì)是碳鋼，切削速度只能限制在 20m/min 以下，而且 加工精度不佳，之后刀具材質(zhì)采用合金鋼，仍至今日的陶瓷刀具， 切削速度更提升到 1000m/min 以上，于是車床轉(zhuǎn)速愈來(lái)愈高，進(jìn)給 速度也愈來(lái)愈快，而且加工精度也從百年前的 1mm 大幅提0.001mm ，進(jìn)步之快除了刀具的改良與技術(shù)的提升，當(dāng)然有數(shù)值控制的配合也是最大的功臣。

簡(jiǎn)單，，其實(shí)說(shuō)起來(lái)車床只不過(guò)是一種加工用的工具，既然是工具，那么隨著人類的進(jìn)化，工具的不段完善就是理所當(dāng)然的，在現(xiàn)在的工作中，每個(gè)人都在不斷的完善他所使用的工具，他們會(huì)使自已的工具更加好用，更加人性化，所以隨著人們這樣想這樣做，車床就出來(lái)了啊。

逐漸演變來(lái)的

應(yīng)該是手工的