旋盤の魅力的な歴史と発展

旋盤とは？

旋盤は、主に回転軸を中心にワークを回転させ、さまざまな加工を行う多用途の工作機械である。主な切削工具は、一般的に1点支持の旋削工具で、回転するワークピースを成形しながら比較的静止している。旋盤は、旋盤加工だけでなく、ドリル、リーマ、タップ、ねじ切りダイス、ローレット工具など、さまざまな切削工具や付属品を取り付けることができ、多様な加工工程を可能にする。

旋盤は主に、シャフト、スピンドル、ピン、スリーブなどの円筒形部品を高精度で製造するために使用されます。旋盤は、直線、テーパー、輪郭など、回転面の外形と内形の両方を作るのに優れています。その多用途性と部品製造における基本的な役割から、旋盤はしばしば「工作機械の母」と呼ばれ、さまざまな業界の製造施設、機械工場、修理センターで広く使われています。

古代の手動式から現代のCNC（コンピュータ数値制御）機械に至る旋盤技術の進化は、工業生産の幅広い進歩を反映している。この豊かな歴史と継続的な発展は、旋盤が精密機械加工と工業生産の過去、現在、そして未来を形作る上で極めて重要であることを強調している。

旋盤の原型

工作機械の最初の原型である旋盤は、およそ2,000年前、私たちの祖先によって、工具を使った作業を容易にするために作られた。

13世紀には工作機械の開発が進み、木に吊るすことはもはや不可能になったため、別の操作方法を見つける必要が出てきた。その結果、足踏みペダルを使ってクランクシャフトを回転させ、フライホイールを駆動する「ペダル旋盤」が誕生した。これは足踏みペダルでクランクシャフトを回転させ、フライホイールを駆動するもので、スピンドルを回転させ、フレキシブルバー旋盤とも呼ばれた。

中国では同時期、明朝が『天宮開悟』という驚くべき書物を出版している。これは明朝とそれ以前の王朝の技術を記録したもので、「古人の知恵」の意味を示している。

この本には、ヨーロッパ中世の足踏み式機械と同様の原理を採用した研磨機の構造も記されていた。この機械はペダル方式で金属板を回転させ、砂と水を利用して玉を成形した。

研削盤の構造 田 Gオン・カイ Wu

より 田 Gオン・カイ Wu

この工程は、ボーリングのような現代の機械加工技術に似ており、ステヤードと呼ばれる特殊な工具を使って、内部のヒスイから少量の材料を取り除く。古代の職人たちの技術や専門知識のレベルの高さには目を見張るものがある。

より 田 Gオン・カイ Wu

工作機械の誕生

1774年、英国の発明家ウィルキンソンは、世界初の真のボーリングマシン、バレル・ボーリング・マシンを開発した。

樽 中ぐり盤 ウィルキンソンが発明したこの機械は、当初は銃器の鍛造に利用された。1775年、ウィルキンソンはこの機械で穴あけしたシリンダーを利用して、ワットナーの漏水シリンダーの新バージョンを製作し、ワットの蒸気機関に必要な仕様を満たした。

より大きなシリンダーのボーリングに対応するため、彼は同年、水車を動力源とするシリンダー・ボーリング・マシンを製作し、蒸気機関の進歩に大きく貢献した。

より大きなシリンダーを鍛造するために設計されたウィルキンソンのシリンダーボーリングマシンは、工作機械の進化に転機をもたらした。それ以降、工作機械はクランクシャフトを介して蒸気機関によって駆動されるようになった。工作機械と蒸気機関の相互扶助は、両者の同時発展を促進し、ダイナミックな産業革命の時代を切り開いた。

近代旋盤原型の誕生と普及

旋盤の父」として知られる英国の発明家、ヘンリー・モードスレーについて触れておくことは重要である。モードスレイは旋盤にとって、ジェームズ・ワットが蒸気機関にとってそうであるように。

1797年、モーズレイは、ねじと磨き棒を備えた世界初のねじ切り旋盤を製作した。この近代的な旋盤は、スライド式の刃物台を備え、さまざまなピッチのねじを切ることができた。

モードスレ1797旋盤

モーズレイは旋盤の改良を続け、1800年には、三角形の鉄棒フレームを鋳鉄製の強固なベッドに、アイドラーホイールを交換可能なギアペアに交換することで、大幅な改良を行った。

これにより、ねじを交換することなく、さまざまなピッチのねじを製造することが可能になった。この近代的な旋盤の原型は、画期的な工具フレーム旋盤として知られ、イギリスの産業革命において重要な役割を果たした。

モーズレー1800旋盤

正確には、モードスレィは旋盤を発明したのではなく、先人たちの研究をもとに旋盤を再発明し、自動切削の機能を付加したのである。とはいえ、旋盤を広く普及させ、今日の旋盤を誕生させたのは、モードスレィの再創造であった。

あらゆる分野の急速な発展 工作機械の種類

19世紀に入ると、さまざまな産業の発展に伴い、さまざまな工作機械の需要が高まった。1817年にはロバーツが門型旋盤を、1818年にはアメリカのホイットニーが世界初の汎用フライス盤を発明した。

ロバーツガントリー旋盤

機械化と自動化をさらに進めるため、1845年、米国のフィッチがタレット旋盤を開発した。1848年には米国でロータリー旋盤が導入され、1873年には米国のスペンサーが単軸自動旋盤を開発した。続いて1873年、アメリカのスペンサーが単軸自動旋盤を開発した。

20世紀初頭には、単一のモーターで動くギアボックスを備えた旋盤が利用できるようになった。

スペンサー工作機械

1900年、アメリカのノートン社は、エメリーとコランダムを利用して、大きくて幅の広い砥石と、頑丈で頑丈なグラインダーを製造した。これはグラインダーの発展における大きな一歩となり、機械製造技術を新たな精度のレベルへと押し上げた。

産業革命は爆発的な成長と発展の時代だった。この時代、工作機械は産業と生産の効率を高めるために絶えず進化し、改良されていた。これらの工作機械の発明者たちは、世界の形成に重要な役割を果たした。

高速度工具鋼の登場と電気モーターの普及により、工作機械は蒸気から電気へと、またしても画期的な進歩を遂げた。これは、人力から水力、蒸気、そして電力へと、人類が数百年かけて築き上げてきた目覚ましい進歩を示している。

1910年、イギリスの古い旋盤

第一次世界大戦後、軍需産業や自動車産業などの機械産業の需要により、各種高能率自動旋盤や専用旋盤の開発が急速に進んだ。

1940年代後半には、小ロットワークの生産性を高めるため、油圧プロファイリング装置を備えた旋盤が登場した。同時に多工具旋盤も開発された。

第二次世界大戦後の電気工作機械

1950年代半ばには、パンチカード、ラッチプレート、ダイヤルを備えたプログラム制御旋盤が開発された。旋盤におけるCNC技術の使用は1960年代に始まり、1970年代にはマイクロプロセッサーがCNC機械に直接組み込まれ、CNCの普及と急速な発展をさらに推し進めた。 CNCマシン それは現在に至るまで進化し続けている。

アーリー CNC工作機械

その進化 中国製旋盤:ベルト旋盤から5軸旋盤へ

歴史的な理由により、中国は最初の3つの産業革命に乗り遅れた。中国の旋盤の本格的な発展は、中華人民共和国成立後に始まった。新中国の発足当初、工作機械を含む設備製造業はほとんど存在しなかった。

労働者のたゆまぬ努力により、中国初の工作機械は、貧困と資源不足という厳しい条件のもとで生産に成功した。

1949年、新中国初の旋盤、6フィートのベルト旋盤がついに瀋陽第一工作機械工場で製造された。

写真の作業員はベルト旋盤を操作している。

この一群の工作機械の登場とその後の大量生産は、この国の工業化を大きく支え、その後の多くの驚異的な生産をもたらした。

瀋陽第一工作機械工場機械加工工場

第一次五カ年計画」期間中、政府はいくつかの機械修理工場を改築し、新しい企業を設立し、「十八羅漢」として知られるようになった18の重点生産企業を特定した。 工作機械工業.ソ連からの技術支援を受けて、これらの「十八羅漢工場」は新しい工作機械を開発し続けた。

例えば、瀋陽第一工作機械工場は1949年に新中国初の旋盤を生産した後、1955年には中国初の横型旋盤C620-1を開発し、量産を開始した。

同年、大連工作機械工場は新型工作機械である万能ショベルの生産を開始し、上海工作機械工場は新型円筒研削盤の試作に成功した。1956年には、吉爾工作機械が鉋盤とスパイラルフリクションプレスを量産した（同工場は、中国初の大型鉋盤と中国初の大型フリクションプレスを開発していた）。 機械プレス それぞれ1953年と1955年）。

1958年夏、新中国初のCNCフライス盤X53K1がついに開発された。これは清華大学と北京第一工作機械工場が共同開発したもので、アジア初のCNCフライス盤でもあった。

中国初のCNCフライス盤がついに誕生-X53K1

X53K1の開発に成功したことは、中国の機械産業の歴史に大きな飛躍をもたらし、手作業から技術主導の機械加工への転換を告げるものであった。しかし、外国の技術封鎖と国内の制限により、中国のCNC技術は30年近くも大きく進歩しなかった。

改革開放の実施後、中国では工作機械産業の発展が復活し、工作機械の種類やモデルがますます多様化した。現在までに、立型、横型、多軸、CNCカー、旋盤、フライス盤など、さまざまな旋盤が開発されている。

2012年、瀋陽工作機械有限公司は初めて「i5」を独自に開発・設計した。 CNCシステム「ネットワーク・インテリジェンス機能を搭載し、市場に投入することに成功した。これにより、中国の高級CNC工作機械システムの輸入依存は終わりを告げた。

現在、中国は8年連続で世界最大の工作機械市場であり、あらゆる種類の工作機械を生産する世界で唯一の国である。

CNC旋盤の開発が進み、業界ではCNC旋盤がトレンドとなっている。しかし、従来型の旋盤は、少量の注文には費用対効果が高く、時間も節約できるため、まだ一定期間存在すると予想される。

世界を支配する」ための機械代替のインテリジェントな変革への移行には、比較的長い時間がかかるだろう。とはいえ、従来の旋盤が最終的に市場から姿を消すことは避けられない。