設(shè)i十與研究木工機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史孟慶午（北華大學(xué)）機(jī)械，供國(guó)內(nèi)有關(guān)專家學(xué)者研究木工機(jī)械發(fā)展史時(shí)。
 
　　原始木工機(jī)械木工工具始于原始時(shí)代的石器，有石斧、石錛、石鋸等。公元前4000年左右，有了青銅制作的鋸子、鑿子、錛子、鉆頭。弓鉆大約在公元前2000年前開(kāi)始使用。公元前1000年左右，開(kāi)始使用鐵制的木工工具。木工機(jī)械出現(xiàn)的要晚得多，大部分是在十五世紀(jì)十六世紀(jì)后出現(xiàn)的。
 
　　弓拉車床（Bowlathe）是一個(gè)例外，它由弓拉鉆演化而來(lái)，大約公元前740年之前在埃及被發(fā)明出來(lái)。還一個(gè)說(shuō)法，說(shuō)是希臘的特奧多魯斯（TheodorieGreat，一454~―526）于公兀前532年發(fā)明的D如所示，把一條繩子饒?jiān)谀景羯锨昂罄瓌?dòng)，木棒就往復(fù)旋轉(zhuǎn)，再用手拿著旋刀在木棒向里側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)把木棒旋圓。這是最簡(jiǎn)單的木工車床，現(xiàn)在有的地方仍在使用。
 
　　在之后，到了羅馬時(shí)代，弓拉車床發(fā)展為桿拉）如所示，纏饒工件的繩子的一端系在有彈性的木條（lath）上，另一端系在腳踏板上，踏動(dòng)踏板就可以使工件來(lái)回旋轉(zhuǎn)。英文車桿拉車床桿拉車床之后是大輪車床，如所示，一個(gè)人用曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)大輪子，通過(guò)繩子帶動(dòng)工件沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
 
　　文藝復(fù)興時(shí)代的藝術(shù)家、技術(shù)家、科學(xué)家列奧納多達(dá)芬奇（14521519）曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)“旋工用小型車床”，使用了曲柄聯(lián)桿機(jī)構(gòu)，并配置了飛輪。此外，他設(shè)計(jì)的加工木制水管的專用鉆床，在力學(xué)原理上比一百年后加工水管用的鉆床要完備的多。
 
　　另外，他所研究設(shè)計(jì)的手動(dòng)鋸機(jī)，利用曲柄帶動(dòng)鋸子作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并安裝了大飛輪。
 
　　大輪車床真正稱得上最古老的木工機(jī)械是框鋸機(jī)（Framesaw、Framegangsaw）。框據(jù)是一種古老技術(shù)，可以追溯到古羅馬時(shí)代和古希臘時(shí)代，是在使用鐵器之后，從埃及人的青銅“拉鋸”演變來(lái)的。框鋸機(jī)是由歐洲的坑鋸（Pitsaw）發(fā)展而來(lái)。1250年，法國(guó)一個(gè)名叫恩庫(kù)魯?shù)溺姳硌芯考已芯砍隼?JC力工作的機(jī)械鋸，使推式鋸多次自動(dòng)往復(fù)動(dòng)作，有可能是臥式框鋸機(jī)1387年在德國(guó)巴伐利亞州的奧格斯堡（Augsburg）就有了框鋸機(jī)。所示的框鋸機(jī)是早期的立式框鋸機(jī)，鋸框上只有一根鋸條，鋸框上下運(yùn)動(dòng)鋸切木材。到了十六世紀(jì)，發(fā)展成為多根鍋條的框鋸機(jī)。在工業(yè)革命之前，其動(dòng)力有人力、畜力、風(fēng)力和水利等。有關(guān)記載多見(jiàn)于德國(guó)、荷蘭、挪威、瑞典等國(guó)。
 
　　蘭被發(fā)明出來(lái)，由于當(dāng)時(shí)鋸身以及軸承的制造技術(shù)不成熟而無(wú)實(shí)用價(jià)值。其后，由英國(guó)帆船制造家塞謬?yán)彰芾眨⊿amuelMiller）1777年制造了完全實(shí)用的木工圓鋸機(jī)，并申請(qǐng)了專利。1808年，英國(guó)的布魯納制造出用鋼鐵制作的結(jié)實(shí)的圓鋸片，首次成功地使用蒸汽機(jī)拖動(dòng)圓鋸機(jī)鋸切木材。
 
　　（Haten）的英國(guó)人，于1776年申請(qǐng)的專利。該包床的刨刃往復(fù)運(yùn)動(dòng)以刨削固定在工作臺(tái)的工件，但實(shí)用性差。
 
　　近代木工機(jī)械近代木工機(jī)械是伴隨著第一次工業(yè)革命的到來(lái)而出現(xiàn)的。
 
　　作為近代木工機(jī)械的標(biāo)志是旋轉(zhuǎn)切削方式（Rotarycatting）即周鐵木材方式的問(wèn)世。旋轉(zhuǎn)切削方式是由英國(guó)人塞繆勒本瑟姆（Samuel將它引入軍艦修造所。本瑟姆在1791~1793年間相繼發(fā)明了平刨床（Planerjointer）、木工鐵床（Shaper，Moulder）、開(kāi)禪機(jī)（Matcher）、單板旋切機(jī)（Veneercuttingmachiner）、鍋切單板用扇形圓銀機(jī)（Segmentcircular）以及挫鍋機(jī)（Sharpeningmachiner）等，申請(qǐng)了專利。這些機(jī)床成為當(dāng)今木工機(jī)床的始祖。因此，本瑟姆被譽(yù)為木工機(jī)械之父。其后，出生在法國(guó)的美國(guó)人馬克依桑巴爾布律內(nèi)爾（MarcIsambarbrunel）（1769~1849）與本瑟姆合作搞了許多發(fā)明，1805 ~1808年間申請(qǐng)了兩個(gè)新型圓銀機(jī)的專利，使圓鋸機(jī)成為加工木材的主導(dǎo)機(jī)床。發(fā)明第一臺(tái)螺紋車床的亨利莫茲利（HenryMaudslay，1771~1831）參與了許多木工機(jī)床的制造。由此開(kāi)創(chuàng)了使用機(jī)械大批生產(chǎn)木制品的先河。
 
　　（1748~1814）是十八世紀(jì)英國(guó)的著名機(jī)械技術(shù)家，發(fā)明過(guò)水洗便器以及今天仍普遍使用的圓形暗鎖。布拉默于1802年發(fā)明了橫式創(chuàng)床（Traversepanermachiner），幾把刀固定在一個(gè)水平圓盤上，向端面鐵床那樣，圓盤由一根垂直軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，工件由送料車帶動(dòng)通過(guò)刀具，成為現(xiàn)在立式端銑平刨床的始祖。
 
　　木工機(jī)床2004No.1 1808年英國(guó)人威廉姆鈕伯里（WilliamNewbery）發(fā)明了有上下兩個(gè)鋸輪的立式帶鋸機(jī)（Bandsaw），其結(jié)構(gòu)原理跟目前的十分接近，由于帶鋸條的制造技術(shù)不成熟而無(wú)法應(yīng)用，后來(lái)由法國(guó)人解決而實(shí)用化。
 
　　近代木工機(jī)械的重心十九世紀(jì)初葉由英國(guó)轉(zhuǎn)移到了美國(guó)，其標(biāo)志是1S18年美國(guó)人托馬斯布蘭查德（ThomasBlanchard）發(fā)明的自動(dòng)車床（Atutomaticlathe）。如所7K，這是一臺(tái)自動(dòng)仿形車床，是專門為制造槍托而發(fā)明的，此外還能加工鞋楦、斧柄以及其它不規(guī)則形體的木制品。布蘭查德還發(fā)明了加工船用木料的方法，它能使木料彎曲后不開(kāi)裂。
 
　　托馬斯布蘭查德的自動(dòng)車床美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)之后，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，但工業(yè)勞力奇缺，加之英國(guó)對(duì)美國(guó)在技術(shù)方面進(jìn)行封鎖。工人和勞動(dòng)成本的昂貴引發(fā)企業(yè)家用機(jī)器代替手工勞動(dòng)。于是在美國(guó)掀起一股加工機(jī)械化的省力發(fā)明的潮流，這股潮流一直順利地發(fā)展到十九世紀(jì)早期的十幾年間。在工業(yè)革新方面廣泛借助機(jī)器加工金屬和木材，原來(lái)由英國(guó)人發(fā)明的鉆床、車床和刨床，現(xiàn)在由美國(guó)人加以改造，使之成為專用機(jī)床。
 
　　由通用機(jī)床到專用機(jī)床，這是木工機(jī)床的一次革命。上面所說(shuō)的布蘭德車床就是木工機(jī)床方面的一個(gè)佐證和開(kāi)端。“加工木材的機(jī)器也是精巧的。這主要是美國(guó)生產(chǎn)的機(jī)器。在美國(guó)，甚至加工木材的機(jī)器比英國(guó)應(yīng)用的更廣泛”隨后，美國(guó)人在木工機(jī)械方面就有了如下發(fā)明。
 
　　1820年，美國(guó)的伊斯曼發(fā)明了僅在鋸齒部分使用高硬度金屬的制鋸方法。
 
　　改進(jìn)了圓鋸機(jī)。
 
　　從此，木工機(jī)械不但應(yīng)用在造船以及車輛制造業(yè)，而且應(yīng)用在家具、農(nóng)具、建筑、土木等行業(yè)，極大地推動(dòng)了木制品產(chǎn)量的提高。
 
　　現(xiàn)代的木工鉆床是1857年由意大利人馬爾奇諾尼發(fā)明的，鉆頭是螺旋鉆，鉆屑沿螺旋槽排除。
 
　　1900年復(fù)式帶鋸問(wèn)世，解決了因原木徑級(jí)減小所帶來(lái)的鋸切效率降低問(wèn)題。
 
　　最早投入市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)采用的孔距為32mm.至今仍然沿用這一孔距作為國(guó)際板式家具的標(biāo)準(zhǔn)孔距。
 
　　這一期間，人造板機(jī)械的情況如下。
 
　　第一臺(tái)膠合板旋切機(jī)發(fā)明一說(shuō)是1818年，另一說(shuō)是俄國(guó)人1819年發(fā)明，還有一說(shuō)是英國(guó)人發(fā)明。
 
　　第一臺(tái)單板刨切機(jī)起源于法國(guó)，由CharlesPicot研制于1934年申請(qǐng)專利，經(jīng)過(guò)三十年的努力才應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
 
　　纖維板起源于中國(guó)，早在公元105年中國(guó)創(chuàng)立了分離纖維制造紙張的技術(shù)。但實(shí)際上纖維板工業(yè)是在二十世紀(jì)初才出現(xiàn)。1898年在英國(guó)建立了第一個(gè)用四周圓網(wǎng)制板機(jī)生產(chǎn)半硬質(zhì)纖維板的工廠。1926年，美國(guó)利用Mason的纖維分離方法生產(chǎn)纖維板。1931年（一說(shuō)1928年）年，瑞典人Asphrnd發(fā)明了連續(xù)式木片磨漿機(jī)（熱磨機(jī)），并于1932年建立了第一家用此法生產(chǎn)纖維板的工廠。
 
　　爆破法即通常所說(shuō)的馬松奈脫法（Masonite -process）最早在美國(guó)密西西比州勞雷爾的馬松奈脫工廠采用。
 
　　1941年，在德國(guó)的不來(lái)梅建立了第一個(gè)具有一定規(guī)模的刨花板廠。1947~1949年，西德的OttoKreibaum發(fā)展了連續(xù)式立式擠壓成型機(jī)，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。1952年8月，在美國(guó)弗尼亞州阿爾塔維斯塔的Lane公司第一臺(tái)試驗(yàn)性臥式擠壓機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，1953年設(shè)計(jì)了年產(chǎn)3300~4000M3的擠壓機(jī)，板厚19mm，每周工作12小時(shí)。引人注目的是，在英國(guó)發(fā)展了巴特列夫壓機(jī)（Bartrevpress）連續(xù)平壓機(jī)的出現(xiàn)與使用使人造板生產(chǎn)大幅度提高。KUsters浮動(dòng)乳輥是世界上第一個(gè)可以控制撓度的軋輥，1956年發(fā)明，將其應(yīng)用在KstersPress的開(kāi)發(fā)上。第一臺(tái)連續(xù)平壓機(jī)1977年在比利時(shí)一家工廠運(yùn)行，壓制的最大板寬為2.7，產(chǎn)量達(dá)1077m3/24h，板厚誤差為±0.1.此后，連續(xù)壓機(jī)廣泛應(yīng)用于刨花板、MDF、定向刨花板、華夫板、石膏纖維板、水泥刨花板、軟木板、PVC板等生產(chǎn)上。
 
　　現(xiàn)代木工機(jī)械NC和CNC技術(shù)在木工機(jī)械的應(yīng)用把木工機(jī)械帶進(jìn)了現(xiàn)代木工機(jī)械時(shí)代。1952年，美國(guó)出于軍事工業(yè)的需要，由帕森斯（Parsons）公司和麻省理工學(xué)院研制成功三坐標(biāo)數(shù)控銑床。之后，數(shù)控機(jī)床技術(shù)由軍用轉(zhuǎn)為民用，1958年展出樣機(jī)。鏤銑機(jī)是最早采用數(shù)控機(jī)床技術(shù)的木工機(jī)床。
 
　　計(jì)算機(jī)控制的木工鏤銑機(jī)之后，計(jì)算機(jī)技術(shù)在木材加工中應(yīng)用日益廣泛。
 
　　控制的自動(dòng)化制材廠，整個(gè)原木剖分過(guò)程和成材分選作業(yè)都在中心控制室控制。
 
　　1968年日本莊田鐵工株式會(huì)社首先開(kāi)發(fā)了NC-m型數(shù)控鏤銑機(jī)，實(shí)現(xiàn)了木工機(jī)械數(shù)字化控制零的突破；1983年英國(guó)的Wakin公司開(kāi)發(fā)了CNC數(shù)控鏤銑機(jī)，首創(chuàng)了木工機(jī)械機(jī)電一體化產(chǎn)品。從此，德、意、日以及臺(tái)灣等廠商相繼開(kāi)發(fā)了各木工機(jī)床2004No.種形式的CNC鏤銑機(jī)和CNC加工中心。
 
　　同年，意大利SCM公司研制了用于加工木制窗框柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible ManufacturingSytem），開(kāi)創(chuàng)了木材工業(yè)應(yīng)用柔性制造系統(tǒng)的先河。在NC的基礎(chǔ)上，配置了自動(dòng)交換裝置和測(cè)量監(jiān)控裝置，由計(jì)算機(jī)數(shù)控或單元控制系統(tǒng)即組成柔性制造系統(tǒng)，一般可降生產(chǎn)成本40% ~50%，設(shè)備利用率從單臺(tái)使用的5%提高到90%以上。意大利SCN公司研制的FMS的設(shè)備由一臺(tái)成型四面刨，兩組直角傳送輥，一臺(tái)雙面開(kāi)榫機(jī)，一臺(tái)貫穿式四面刨組成，八小時(shí)可以變換二十八種工作，停機(jī)時(shí)間不超過(guò)5%，加工一件窗框僅用2~5分鐘。
 
　　邊機(jī)，1954年又發(fā)明了自動(dòng)封邊機(jī)，1977年發(fā)明了曲線封邊機(jī)。
 
　　1952年，荷蘭的公司最早生產(chǎn)圓角榫開(kāi)榫機(jī)（橢圓榫開(kāi)榫機(jī)），作為框接榫的圓角榫比框接直角榫容易加工，所以該機(jī)種逐漸應(yīng)用推廣。
 
　　五十年代末和六十年代初，美國(guó)人LionlPese在華盛頓州西雅圖獨(dú)自研制了一臺(tái)削方機(jī)，這臺(tái)削方機(jī)應(yīng)用了刨削原理，把木材削成方材。1962年華盛頓謝爾頓ErnestRunnion，申請(qǐng)了另一臺(tái)削方機(jī)的專利，同樣應(yīng)用刨削原理，而把木材削成階梯形。還有一臺(tái)削方機(jī)是把木材的兩側(cè)削成平面。
 
　　在這之后，削方機(jī)發(fā)展成銑鋸聯(lián)合制材機(jī)。
 
　　七十年代初、中期，在美國(guó)許多鋸木機(jī)械廠為了提高搖尺裝置精度，開(kāi)發(fā)了滾珠絲桿原木跑車。第一臺(tái)數(shù)控?fù)u尺和滾珠絲桿跑車是美國(guó)俄勒崗州波特蘭的Columbia公司制成，該跑車的車樁的定位精度控制在0.0254mm之內(nèi)。1978年開(kāi)發(fā)了更有效的液壓直線定位器，車樁的定位精度±005mm，車樁的速度230280mm/s；整體車樁行程總體只有±0.025mm誤差。
 
　　二十世紀(jì)八十年代英國(guó)SDI公司研制了Trekksaw型移動(dòng)臥式帶鋸機(jī)，有一鋁合金框架，兩名5工人就可以移動(dòng)鋸架。
 
　　帶有浮動(dòng)卡夾盤和水潤(rùn)滑的鋸?qiáng)A子。到了七十年代，美國(guó)許多工廠使用了浮動(dòng)夾盤和花鍵軸鋸?qiáng)A系設(shè)計(jì)與研究Design統(tǒng)。
 
　　七十年代中期，研制出了圓排鋸機(jī)，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，最理想的是具有導(dǎo)向鋸?qiáng)A的花鍵軸、無(wú)鋸片夾盤的圓鋸機(jī)。這期間，單軸多片圓鍋機(jī)和雙軸多片圓鋸機(jī)相繼問(wèn)世。
 
　　七十年代末，美國(guó)進(jìn)行了以磨削替代木材刨削工藝的研究，用沙帶代替木工刨床的刨刀。該工藝加工精度高，噪聲低，但消耗功率太大。
 
　　在膠合板生產(chǎn)方面，出現(xiàn)了無(wú)卡軸旋切機(jī)。早在1980年就有了無(wú)卡軸旋切機(jī)的設(shè)想。第一臺(tái)無(wú)卡軸旋切機(jī)是美國(guó)德科薩斯州的Dibo丨丨的Demco的CharlesShchmidt公司于1983年研制成功。其后由Durand-Raute公司對(duì)其加以改進(jìn)，制造了2號(hào)樣機(jī)，由U.S.DurandRante售出，這就是所謂的第一代無(wú)卡軸旋切機(jī)。最新型是1988年10月間問(wèn)世。
 
　　木材表面技術(shù)裝備中最值得一提的是三維復(fù)面壓機(jī)，也稱異型部件復(fù)面壓機(jī)。最早期的三維復(fù)面壓機(jī)是1977年前西德生產(chǎn)的MFP型，膠料是脲醛膠，復(fù)面材料是微薄木以及可以彎曲的復(fù)面材料。上壓板有一層彈性薄膜氣墊，借助上壓板與彈性薄膜之間的液體熱介質(zhì)的壓力把復(fù)面材料貼合在基材上。之后，發(fā)展成為使用空氣取代了液體作為壓力介質(zhì)的壓機(jī)。德國(guó)比客樂(lè)（Burkle）公司的異型部件復(fù)面壓機(jī)是首次在1991年Ligna（漢諾威國(guó)際木工機(jī)械博覽會(huì)）上展出，工作原理是以無(wú)薄膜氣墊的熱成型體系中壓力疊加而進(jìn)行的，復(fù)面材料為熱塑性縮料薄膜材料，如PVC、聚乙烯、ABS、聚丙烯等，是無(wú)薄膜氣墊的，基材是中密度纖維板1969年，第一臺(tái)鋸板機(jī)問(wèn)世，由斯瓦賓赫曼麥司橫沙沙光機(jī)。
 
　　1971年，日本丸仲鐵工社開(kāi)發(fā)了精光刨，形成了系列產(chǎn)品，由最初的單面精光刨發(fā)展為雙面、雙刃精光刨，暢銷一時(shí)。
 
　　1975年，日本菊川鐵工所研發(fā)了立式端銑平刨床，它可以根據(jù)刨削寬度把兩把以上的端面恍刀組成切削刀具來(lái)銑削平面，由于使用了硬質(zhì)合金刀塊，所以能加工硬質(zhì)木制材，噪音低，加工表面光潔，受到用戶歡迎。
 
　　世解決了細(xì)長(zhǎng)仿型工件加工容易彎曲的問(wèn)題，可謂是對(duì)木工機(jī)械的不小的貢獻(xiàn)。