1 U% Q* x" ^6 ~; m 車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件,是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。! z, u, k+ a! g& E+ k7 }" { H( m* B (, 下載次數(shù): 117)
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1、古代滑輪、弓形桿的“弓車床”。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,人們是用兩根立木作為支架,架起要車削的木材,利用樹枝的彈力把繩索卷到木材上,靠手拉或腳踏拉動(dòng)繩子轉(zhuǎn)動(dòng)木材,并手持刀具而進(jìn)行切削。 + T; l n" B& e# g 8 P; c) a+ R8 P3 y" f. a
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”。# i8 G$ o3 s/ |/ e
2 M3 @/ w$ t4 F) R. F7 D 2、中世紀(jì)曲軸、飛輪傳動(dòng)的“腳踏車床”。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,這種車床并沒有推廣使用。 # y# G; L3 W8 e0 z3 {9 C: l' k' q: }) X 0 z x( n. [. E) g0 |& F0 o
3、十八世紀(jì)誕生了床頭箱、卡盤。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。) A, L: B; a: {. K$ [9 t' Q: J7 H
/ ~) p- ?7 t. _$ K; ~ 4、1797年英國(guó)人莫茲利發(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。 8 q* ?" X: L4 M+ L3 I # S' S! P% u( D) m, K; s* Y 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,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。 # G5 Y% p/ G& r( A& q0 O) g/ ~ ! I3 {2 L1 j" J) ^5 }$ l. f- ^
就在莫茲利離開布拉默的那一年,他制成了第一臺(tái)螺紋車床,這是一臺(tái)全金屬的車床,能夠沿著兩根平行導(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。1 \* {3 @ T/ M; @- ~
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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,可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年,另一位英國(guó)人羅伯茨采用了四級(jí)帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。不久,更大型的車床也問世了,為蒸汽機(jī)和其他機(jī)械的發(fā)明立下了汗馬功勞。' x- C( r' p1 V, f& E/ o
3 b& I% M1 ~0 O' G6 z" g 5、各種專用車床的誕生為了提高機(jī)械化自動(dòng)化程度,1845年,美國(guó)的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床;1848年,美國(guó)又出現(xiàn)回輪車床;1873年,美國(guó)的斯潘塞制成一臺(tái)單軸自動(dòng)車床,不久他又制成三軸自動(dòng)車床;20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有齒輪變速箱的車床。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。 / B+ D- }4 t8 N0 q ) _" e' [' J& P& I# t" n
第一次世界大戰(zhàn)后,由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要,各種高效自動(dòng)車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率,40年代末,帶液壓仿形裝置的車床得到推廣,與此同時(shí),多刀車床也得到發(fā)展。50年代中,發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床,70年代后得到迅速發(fā)展。 # |' J# `6 J3 d8 T : R, E& J5 X7 |- _
6、車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。7 U! C; `) r0 S9 @, h1 y6 o( F
0 h/ [' Q9 B N& q: v! M 普通車床的加工對(duì)象廣,主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大,能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作,生產(chǎn)效率低,適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。7 _; C1 w" O2 z. `# c( D7 q0 C
; B5 l* w+ g# n5 a# R2 b 轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架,能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序,適用于成批生產(chǎn)。 + U8 A M9 n: @ # F+ X* G3 S! M 自動(dòng)車床能按一定程序自動(dòng)完成中小型工件的多工序加工,能自動(dòng)上下料,重復(fù)加工一批同樣的工件,適用于大批、大量生產(chǎn)。 6 o4 u* M: w, Y1 G6 C4 l( T) [ 2 c# D4 L; v& ^" U: f) _6 W 多刀半自動(dòng)車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似,但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下,用于加工盤、環(huán)和軸類工件,其生產(chǎn)率比普通車床提高3~5倍。 7 P8 P& I* W' k, S& ~" n8 M3 a. j / H/ c, h$ d4 Z. {
仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸,自動(dòng)完成工件的加工循環(huán),適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn),生產(chǎn)率比普通車床高10~15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型。+ l" U/ X# [. U, q2 x1 {
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立式車床的主軸垂直于水平面,工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上,刀架在橫梁或立柱上移動(dòng)。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件,一般分為單柱和雙柱兩大類。 7 D4 ^" E% T$ r1 A9 M8 o 0 p" R- p7 V; E# V: L8 L3 \ 鏟齒車床在車削的同時(shí),刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng),用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件,由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小砂輪鏟磨齒面。5 o0 [. g$ S$ l. h0 e' ]) O% ]
2 c- b9 z, c: b6 s4 ? 專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床,如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。6 r ^8 l f* [% `7 T) T) v
5 r# ^0 M# h* U0 M9 A 聯(lián)合車床主要用于車削加工,但附加一些特殊部件和附件后,還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工,具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn),適用于工程車、船舶或移動(dòng)修理站上的修配工作。 3 B0 u4 ~3 P; A! T 2 P/ k( t6 l, u) V4 p
二、鏜床 1 m% ? q! O% g. k9 e - m' o6 Y* [) R, a* `5 d
門制造機(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。# W3 S2 v- ?2 x9 j4 E8 |# C (, 下載次數(shù): 117)
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1、最早的鏜床設(shè)計(jì)者——達(dá)·芬奇鏜床被稱為“機(jī)械之母”。說起鏜床,還先得說說達(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,另一位畫家畫了一幅《火工術(shù)》的畫,也有同樣的鏜床圖,那時(shí)的鏜床專門用來對(duì)中空鑄件進(jìn)行精加工。 ' J5 M h" c9 @ 2 p1 G" D9 m1 `/ q
2、為大炮炮筒加工而誕生的第一臺(tái)鏜床(威爾金森,1775年)。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。3 T( G3 i7 j/ O$ X/ m# k: ^# H
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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,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。 8 }* i( Y6 N, z+ M( v, r! \ 7 I# ?( @2 n! x" G k4 E/ l 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)過不斷努力,終于制造出了這種能以罕見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)。, [+ X, }1 H2 g$ O
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3、鏜床為瓦特的蒸汽機(jī)做出了重要貢獻(xiàn)。如果說沒有蒸汽機(jī)的話,當(dāng)時(shí)就不可能出現(xiàn)第一次工業(yè)革命的浪潮。而蒸汽機(jī)自身的發(fā)展和應(yīng)用,除了必要的社會(huì)機(jī)遇之外,技術(shù)上的一些前提條件也是不可忽視的,因?yàn)橹圃煺羝麢C(jī)的零部件,遠(yuǎn)不像木匠削木頭那么容易,要把金屬制成一些特殊形狀,而且加工的精度要求又高,沒有相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備是做不到的。比如說,制造蒸汽機(jī)的汽缸和活塞,活塞制造過程中所要求的外徑的精度,可以從外面邊量尺寸邊進(jìn)行切削,但要滿足汽缸內(nèi)徑的精度要求,采用一般加工方法就不容易做到了。: q3 q8 m1 l% m" E4 k+ Z7 c
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斯密頓是十八世紀(jì)最優(yōu)秀的機(jī)械技師。斯密頓設(shè)計(jì)的水車、風(fēng)車設(shè)備達(dá)43件之多。在制作蒸汽機(jī)時(shí),斯密頓最感棘手的是加工汽缸。要想將一個(gè)大型的汽缸內(nèi)圓加工成圓形,是相當(dāng)困難的。為此,斯密頓在卡倫鐵工廠制作了一臺(tái)切削汽缸內(nèi)圓用的特殊機(jī)床。用水車作動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的這種鏜床,在其長(zhǎng)軸的前端安裝上刀具,這種刀具可以在汽缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),以此就可以加工其內(nèi)圓。由于刀具安裝在長(zhǎng)軸的前端,就會(huì)出現(xiàn)軸的撓度等問題,所以,要想加工出真正圓形的汽缸是十分困難的。為此,斯密頓不得不多次改變汽缸的位置進(jìn)行加工。0 g7 r6 Z* h- X* Z, k; P7 X! U; I
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對(duì)于這個(gè)難題,威爾金森于1774年發(fā)明的鏜床起了很大的作用。這種鏜床利用水輪使材料圓筒旋轉(zhuǎn),并使其對(duì)準(zhǔn)中心固定的刀具推進(jìn),由于刀具與材料之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),材料就被鏜出精確度很高的圓柱形孔洞。當(dāng)時(shí)、用鏜床做出直徑為72英寸的汽缸,誤差不超過六便士硬幣的厚度。用現(xiàn)代技術(shù)衡量,這是個(gè)很大的誤差,但在當(dāng)時(shí)的條件下,能達(dá)到這個(gè)水平,已經(jīng)是很不簡(jiǎn)單了。 / _: z9 V# p$ s4 N. @' R" j R 5 H& F5 i; ?# p. I; R; ~0 N
但是,威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明沒有申請(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,對(duì)活塞來說,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。/ V* |& n" P9 L
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4、工作臺(tái)升降式鏜床誕生(赫頓,1885年)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。! A: ]* o5 o& U2 w* s! A
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早在1664年,英國(guó)科學(xué)家胡克就依靠旋轉(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,但那時(shí)社會(huì)對(duì)此沒有做出熱情的反響。在十九世紀(jì)四十年代,普拉特設(shè)計(jì)了所謂林肯銑床。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。. I6 M- [0 H" U6 ~2 H# w
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1、第一臺(tái)普通銑床(惠特尼,1818年)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(帶有送刀裝置的龍門刨床的發(fā)明者)于1839年捷足先“得”的。由于銑床造價(jià)太高,所以當(dāng)時(shí)問津者不多。6 d' t2 q0 s0 L$ p9 N$ c+ V
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2、第一臺(tái)萬能銑床(布朗,1862年)銑床沉默一段時(shí)間后,又在美國(guó)活躍起來。相比之下,惠特尼和普拉特還只能說是為銑床的發(fā)明應(yīng)用做了奠基性的工作,真正發(fā)明能適用于工廠各種操作的銑床的功績(jī)應(yīng)該歸屬美國(guó)工程師約瑟夫·布朗。* D+ ~1 H0 r q
6 A+ G8 K3 n% L: F8 O. q: s7 z 1862年,美國(guó)的布朗制造出了世界上最早的萬能銑床,這種銑床在備有萬有分度盤和綜合銑刀方面是劃時(shí)代的創(chuàng)舉。萬能銑床的工作臺(tái)能在水平方向旋轉(zhuǎn)一定的角度,并帶有立銑頭等附件。他設(shè)計(jì)的“萬能銑床”在1867年巴黎博覽會(huì)上展出時(shí),獲得了極大的成功。同時(shí),布朗還設(shè)計(jì)了一種經(jīng)過研磨也不會(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。 ' ^8 o% @" S$ h 5 o7 I! i# a1 `% L4 j8 f$ t7 ^* A
四、刨床) c& W/ y3 n* Q5 X
) X3 n6 ?) k; ?, m, F 在發(fā)明過程中,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,從工藝要求上又開始呼喚龍門刨床了。可以說,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”。 ) H. x/ I, G* x/ l" Z9 @, s(, 下載次數(shù): 117)
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( k9 U# }( m8 M3 y! e0 @. ~' H) V 1、加工大平面的龍門刨床(1839年)由于蒸汽機(jī)閥座的平面加工需要,從19世紀(jì)初開始,很多技術(shù)人員開始了這方面的研究,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·克萊門特等,他們從1814年開始,在25年的時(shí)間內(nèi)各自獨(dú)立地制造出了龍門刨床。這種龍門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,這種刨床還沒有送刀裝置,正處在從“工具”向“機(jī)械”的轉(zhuǎn)化過程之中。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門刨床。 * h7 {. v! Q# s! T9 e ) t1 n4 j7 [0 j$ W0 e0 G) A
2、加工小平面的牛頭刨床另一位英國(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)。$ }/ ^2 }. y: D6 V: x8 b
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此后,由于工具的改進(jìn)、電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn),龍門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。 ! j/ b+ c$ i) K 5 n4 e+ b% z5 Z2 A' Z
五、磨床* V( c3 U0 a) E6 ^' w9 H' \5 V
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磨削是人類自古以來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,人們依然是通過旋轉(zhuǎn)天然磨石,讓它接觸加工物體進(jìn)行磨削加工的。3 \/ W0 [+ Z! W5 m0 s (, 下載次數(shù): 114)
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1、第一臺(tái)磨床(1864年)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。過了12年以后,美國(guó)的布朗發(fā)明了接近現(xiàn)代磨床的萬能磨床。. i% J+ v% Z2 P) t t: V9 W7 E9 J8 |
! L$ _ P; B& ?' v1 n! C 2、人造磨石——砂輪的誕生(1892年)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;兩年以后,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。1 v; O; F* b9 Y' i9 F1 s. ] A# ]( \
- }, w5 i6 u0 k: z6 B' k& i 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、萬能磨床等等。; D [8 ^ l7 e& R( E
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六、鉆床& G; r. P5 b7 V/ X3 J2 P1 {& D
; F; g% B3 R% G/ n! ]. b. Y0 k 1、古代鉆床——“弓轆轤”鉆孔技術(shù)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)。3 N4 k* @: W. c/ n b (, 下載次數(shù): 104)