USA 10美国的其他机床
说到机床，人们首先想到的是车床、铣床、磨床和齿轮加工机床，但工厂里还有许多其他重要的机床：切削大平面的刨床和牛头刨床，钻孔的钻床，精加工大件上的孔的卧式镗床，以千分之一毫米的精度确定孔位的坐标镗床，把又重又圆的工件平放着切削的立式车床，只需推（拉）过一次就能精加工出孔形的拉床，把金属切成曲线的带锯床，以及利用火花、光、水和树脂的电火花加工机、激光加工机、水射流和增材制造。本章按机型分节，追溯这些机床在美国为了什么工作而诞生、结构如何变化、现场的加工又如何随之改变。年份和机型都用 Roe 1916 年的研究专著、当时行业杂志 American Machinist 的版面和索引、专利、政府和研究机构的报告、厂家沿革逐一核实，并为每个史实注明出处（能确定页码的附上页码）。
孔与平面与
新加工方法的
秘密！
本章的机床与按时代划分的章节有重叠之处。兵工厂与互换性生产见第 1 章，专业厂家的时代见第 2 章，汽车的大量生产与自动生产线见第 3 章，数控与加工中心见第 4 章，进口浪潮与增材制造见第 5 章，其中有详细介绍。日本钻床、镗床和电火花加工机的历史，汇总在国产机床档案的第 5 章“钻床、镗床的谱系”和第 6 章“电火花加工机的谱系”中。
龙门刨床、牛头刨床：切削大平面
龙门刨床（planer）是让装着工件的工作台前后往复，用固定不动的刀具切削平面的机床。牛头刨床（shaper）则相反，装刀具的滑枕往复运动，工件一点一点地横向进给。两者都是“去程”切削、“回程”空走的往复运动机床。平面是机械的基础。无论是车床床身的导轨面还是发动机的底座，不先做平，一切都无从谈起。
龙门刨床诞生于英国，但美国也很早就开始制造。据 Roe（1916），Massachusetts 州的 Gay, Silver & Co. 在 1831 年就已经在制造龙门刨床，Philadelphia 也在同一时期制造过[1]。Worcester 从 1845 年前后开始制造用链条拉动工作台的“链式”龙门刨床[1]。加工铁路机车和纺织机械零件的需求，培育了这些工厂。
Sellers 的螺旋小齿轮：让往复运动更平稳
往复运动机床的弱点是工作台运动不均匀。用齿轮和齿条驱动工作台时，每当轮齿的啮合变化，速度就会波动，在加工面上留下条纹。也有用丝杠驱动工作台的方式，但为了装入丝杠和螺母，不得不把最需要结实的床身中部做低。
Philadelphia 的 William Sellers 于 1862 年用一种独特的方法解决了这个问题[1][3]。他把工作台下面的齿条，用装在斜穿床身的轴上的螺旋形小齿轮来驱动。据该公司 1873 年的产品目录，小齿轮只有 4 个齿，形状像一根“大导程的螺杆”，齿条的齿沿工作台运动方向倾斜 5 度，以免工作台被横向推动。由于轮齿的接触沿整个齿宽逐渐移动，运动很平稳；驱动皮带和轴位于操作者一侧，所以能把龙门刨床与车床平行排列，节省工厂的地面面积。在 1867 年的巴黎万国博览会上，英国的技术杂志称赞这台龙门刨床是展品中最具独创性的机床之一[2]。Sellers 还以摒弃当时机床的繁复装饰、把机床漆成灰色而闻名[1][3]。
龙门刨床的专业厂家，以及向铣床的交替
到了 1880 年代，龙门刨床成了专业厂家的产品。Cincinnati 的 George A. Gray 于 1883 年创办了自己的公司，从车床转为专做龙门刨床[1]。大型龙门刨床也是 Niles-Bement-Pond 各工厂（Pond、Niles）的强项；在 Rockford，Rockford Machine Tool Co. 于 1897 年开始生产牛头刨床和龙门刨床[1]。在牛头刨床方面，Newark 的 Gould & Eberhardt 在 1916 年前后以约 400 人生产齿轮加工机床和牛头刨床[1]；在 Cincinnati，1890 年代末成立了 The Cincinnati Shaper Co.[6]。Giddings & Lewis 在 1910 年以后也生产液压驱动的牛头刨床和小型龙门刨床[14]。
不过，龙门刨床有一个“回程不切削”的根本弱点。大件的平面用旋转的铣刀连续切削会更快。1893 年前后迁到 Rockford 的 Ingersoll，推广了带有多个主轴头的重型“龙门刨式”铣床[1]。工作台和门形框架仍是龙门刨床的样子，只是刀具换成了旋转的铣刀。就这样，平面加工的主角逐渐转向铣床（第 7 章），牛头刨床的公司中也有选择了别的道路的。The Cincinnati Shaper Co. 从 1920 年代初转向钣金用的折弯机和剪板机，后来的 Cincinnati Incorporated 甚至制造激光切割机和大型增材制造设备[6][68]。
车间里发生了什么变化？在龙门刨床的时代，大件的平面是靠“刨削后刮研（用刮刀手工切削的精加工）”来配合的。刨出的面越光洁，刮研需要去除的量就越少。今天机床的导轨面上仍留有刮研的花纹，就是因为这种精加工方法一直延续了下来。
钻床：钻孔机床的专业化
钻孔是机械加工中最多的作业。在兵器的互换性生产中钻孔也很重要：1855 年英国政府为 Enfield 步枪工厂从美国购买的 157 台机床中，仅次于 74 台铣床的就是 23 台钻床[1]。
麻花钻：刀具变了，机床也随之改变
直到 19 世纪中叶，钻头主要是扁平刃的“扁钻”，容易堵屑，孔也容易钻歪。1863 年 4 月，Massachusetts 州的 Stephen A. Morse 以带螺旋槽的钻头（麻花钻）取得美国专利 38,119。专利说明书解释说，由于刃口正对着切入，切屑经螺旋槽排出，所以能钻出笔直的孔[4]。加工螺旋槽也需要机床，Brown & Sharpe 于 1862 年最先出售了能铣削钻头螺旋槽的万能铣床[1]。麻花钻普及后，钻床被要求具有高转速和能一边排屑一边稳定进给的性能。Sellers 1873 年的产品目录推荐用皮带代替锥齿轮驱动主轴的立式钻床，称皮带更平稳，能把小孔钻得更漂亮[2]。
Cincinnati 的摇臂钻床
在立式钻床上，是移动工件来对准孔的位置。又大又重的工件就做不到这一点。于是出现了这样一种机床：在从立柱伸出的摇臂上装主轴头，转动摇臂，并让主轴头沿摇臂移动，这就是摇臂钻床。工件放着不动，由刀具移到孔的位置。
Cincinnati 的 Henry Bickford 于 1874 年开始制造立式钻床，到 1885 年制造了 3,000 台。1887 年成立的 Bickford Drill Co. 把产品扩展到摇臂钻床和万能钻床[1]。1880 年，曾任 Niles 设计师的 George A. Gray 创办了 Universal Radial Drill Co.，制造了圆立柱的摇臂钻床。Roe 认为这是最早制造圆立柱摇臂钻床的公司。该公司于 1894 年被 Bickford 吞并[1]。1909 年，Cincinnati Bickford Tool Co. 的名字出现在行业杂志的索引中[11]。据 Iron Age（1924 年），这是当年 Bickford Drill & Tool Co. 与 Cincinnati Machine Tool Co. 合并而成的公司名称，1955 年被 Giddings & Lewis 收购，成为其一个部门[12][38]。1919 年的《Modern Drilling Practice》描述了在制钢机械工厂里，把多台摇臂钻床搬到机床床身之类的大件旁，同时钻孔的情景[22]。Rockford 的 Barnes 兄弟也从为自用而造的钻床起步，扩展到摇臂钻床和多轴钻床[1]。
多轴钻床：一次钻出汽车上的孔
汽车的大量生产改变了钻孔的方式。气缸体和飞轮上，在确定的位置有几十个孔。不是一个一个地钻，而是把许多主轴排列在一个头上，用夹具的钻套引导刀具一次钻出，这就是多轴钻床。1919 年的书中举了这样的例子：Willys-Overland 在 National Automatic Tool（Natco）的 No.14 多轴钻床上装了 3 工位分度夹具来加工后桥零件，Continental Motors 用 Baush 的多轴钻床加工气缸体。Baush 与移动夹具组合、按工序划分的机床，原本是为 Ford 飞轮的 81 个钻孔、锪孔和铰孔而制造的[22]。一边把工件送到下一个位置一边钻孔的这种思路，后来发展成了自动生产线。
数控是从钻孔开始普及的
说到数控（NC），人们会想到加工复杂曲面的铣床，但最早在中小工厂普及的数控，是只确定孔位的简单数控。据 Ashburn（1988），1955 年的 Chicago 机床展上，出现了好几种放在摇臂钻床等下面确定工件位置的数控工作台。印刷机厂家 Goss 的 Adrian Holmberg 以每台 1 万美元买了 2 台，到 1960 年把数控机床增加到 22 台，积累了 2 万盘按零件区分的纸带。其中大多用于钻孔，作为笨重昂贵的钻孔夹具的替代品而发挥作用[23]。1958 年，Los Angeles 近郊的 Burgmaster 为转动 6 根、8 根主轴转塔来换刀的转塔钻床装上 GE 的数控并刊登广告，宣传用简单的压紧夹具和纸带代替钻模[42]。Burgmaster 于 1965 年被 Houdaille Industries 收购[47][48]。Burgmaster 后来的兴衰，成了 Max Holland 的著作《When the Machine Stopped》（1989）的主题[47]。
车间里发生了什么变化？多轴钻床是“用夹具和钻套确定位置”的大量生产工具，数控是“用坐标确定位置”的小批量生产工具。今天加工中心的钻孔循环（固定循环），继承的正是这种数控钻床的思路。
卧式镗床与坐标镗床：大件的孔与精确的孔
镗削是用单刃刀具把已有孔的内壁切削扩大，从而精加工孔径、圆度和位置的加工。钻出的孔在尺寸和位置上都不太精确，需要精确孔的地方就用镗削来精加工。
卧式镗铣床：Giddings & Lewis
大型箱体零件（齿轮箱、泵和涡轮机的壳体）无法在车床上旋转。把工件放在台上，用装在水平主轴上的镗杆来加工孔的，就是卧式镗床。Sellers 1873 年的产品目录中也有把工件放在台上从侧面钻孔、镗孔的机床，装上花盘还能当端面车床用，进给可通过摩擦盘无级变速[2]。
20 世纪卧式镗床的代表，是 Wisconsin 州 Fond du Lac 的 Giddings & Lewis。它始于 1859 年的一家锯木机械店，在世纪之交转向机床。从第一次世界大战前后开始制造卧式钻、镗、铣床，到 1920 年代末备齐了主轴直径 2.5—8 英寸（约 64—203mm）的系列，1939 年又推出 6、7 英寸的大型系列。第二次世界大战中，政府让其建造战时工厂，制造大型卧式镗铣床[14]。1948 年，在 NACA（今天的 NASA）的 Lewis 研究所，拍下了用该公司卧式镗床加工直径 72 英寸（约 1.8m）压气机外壳的照片[36]。该公司从 1950 年代起致力于数控，1966 年的年度报告列出了数控加工中心和数控钻镗床，并写道“10 年前决定倾力开发数控，如今已经开花结果”[50]。
坐标镗床：在工具车间确定孔位
大量生产的钻孔需要夹具（钻模）。夹具板上引导钻头的钻套孔，必须开在精确的位置上。用来精确加工这种夹具孔的机床，就是坐标镗床。在主轴和工作台的进给上装有精密刻度和测长装置，按坐标确定孔的位置。
说到坐标镗床，瑞士的 SIP 很有名（日本在战前也曾进口并以之为样板。见国产机床档案第 5 章），而在美国把它变成工具车间标准设备的，是 Bridgeport 的 Moore Special Tool。该公司 1924 年作为工装夹具店起家，因买不到能达到模具精度的机床，从 1930 年开始自行开发坐标镗床，1931 年造出了第一台[25]（该公司现在的沿革写作 1932 年[24]）。在此之前的 1917 年 8 月，Pratt & Whitney 已经按测长机的思路完成了确定孔位的坐标镗床 1 号机[20][21]。关键在于经过淬火、磨削和研磨精加工的硬质进给丝杠。在此之前，用的是软丝杠，要补偿其误差后使用[24]。
坐标镗床有一个局限：只能在淬火前的软材料上加工孔，一旦淬火变形，位置就会偏移。Moore 于 1940 年制造了坐标磨床，使淬火后也能把孔磨到正确的位置[25][24]。该公司采取用书籍传授使用方法的方针，1946 年出版了《Precision Hole Location》，1955 年出版了《Holes, Contours and Surfaces》[25]。到 1950 年，No.1 坐标镗床售出 1,500 台以上，坐标磨床售出 500 台；1967 年又制造了用数控磨削轮廓的坐标磨床[24]。数控之父 John Parsons 在制作直升机桨叶的样板时，也曾用瑞士制造的坐标镗床把计算出的坐标点一个一个地钻出来[23]。
车间里发生了什么变化？坐标磨床问世后，冲压模和塑料模上的孔“淬火后再用磨削来保证位置”成了标准做法。日本的模具工厂离不开坐标磨床，也是同样的道理。关于磨床的历史，第 8 章也值得一读。
立式车床：把重件平放着切削
直径大的圆盘状工件（车轮、法兰、齿轮毛坯）如果用普通车床切削，主轴会因重量而挠曲，重新装夹也很费事。如果让工作台水平旋转，把工件平放，重量就由工作台承受。这就是立式车床（立式镗车床）。Roe 写道，在英国的瑞士人 Bodmer 曾把这种形式作为“圆形龙门刨床”加以记述，但在英国用得不多，一般认为这是在美国发展起来的机床[1]。
Bullard：从 37 英寸到 Mult-Au-Matic
把这种机床变成大量生产工具的，是 Bridgeport 的 Edward P. Bullard。曾在 Colt 和 Pratt & Whitney 工作的 Bullard 于 1880 年创办了车床工厂[5]，1883 年设计了第一台立式镗车床。这是一台用皮带驱动单个刀架进给、加工能力 37 英寸（约 940mm）的机床，Roe 认为它是第一台能做以往在车床花盘上进行的精密工作的小型立式镗床。在此之前的立式镗床只用于大而粗的工作[1]。
下一步来自他的儿子 Edward P. Bullard（Jr.）。1900 年他去了巴黎万国博览会，看到法国汽车工业的需求，构想出把立式镗床与转塔车床结合起来的立式转塔车床，并着手设计[7]。在横梁刀架上装上转塔（装有多把刀具、可转动换刀的刀架），再在立柱侧面也加装刀架，让刀具在工件附近工作，立式镗床实际上就成了“立式转塔车床”[1]。1912—13 年的 American Machinist 介绍了 Bullard 转塔的新设计和 36 英寸立式转塔车床[15][16]。
1914 年，Bullard 推出了 Mult-Au-Matic。圆形台上排列着多根主轴，台面每分度一次，工件就转到下一个刀架，各刀架同时切削不同的工序。Roe 把它描述为带 5 个独立刀架的立式多轴自动卡盘车床，并总结说，从 Maudslay 的刀架算起，车床用 115 年发展到了这一步[17][1]。Mult-Au-Matic 成了汽车零件大量生产的主力，Bullard 也长期是美国最大的机床厂家之一[7]。公司于 1929 年上市，改名为 The Bullard Company，后来被 White Consolidated Industries 收购而衰落，Bridgeport 的工厂于 1983 年被拆除[5]。与 WCI 的合并是在 1968 年 3 月[52]。战争结束后的 1945 年 10 月，该公司公开展示了装在立式转塔车床上的 Man-Au-Trol，它用电气和液压装置自动推进运转步骤[31][32]。在数控立式车床方面，Giddings & Lewis 也于 1966 年介绍了加工 Caterpillar 变速箱壳体的机床[50]。车床本身的历史在第 6 章中介绍。
拉床：只需通过一次就完成精加工
拉刀是一种由几十个逐渐增高的刀齿排列而成的长刀具。把它穿过孔拉（或推）过去，每个齿切去一点，最后一个齿通过时，方孔、花键或键槽就加工好了。刀具昂贵，且每种形状都要专用，但如果是数量多的工作，速度快得多，形状也一致。
这个思路由来已久。Roe 写道，1850 年代 Robbins & Lawrence 的 Richard S. Lawrence 在制造 Sharps 步枪时使用了拉削加工，大大降低了成本[1]。把拉床作为一种机床推广开来的，是曾在 Pratt & Whitney 工作的 Joseph N. Lapointe[1]。1953 年 Ann Arbor 的报纸报道说，他在 1900 年代初把拉床作为一种新的金属切削方法推向市场，最初的机床是用皮带驱动的带轮和丝杠来拉动拉刀的[8]。American Machinist 的索引中，1904 年出现了 Lapointe Machine Tool Co. 的名字，1906 年出现了加工键槽的拉床，1913 年出现了该公司拉床的报道[9][10][16]。
其子 Francis J. Lapointe 于 1916 年在 Detroit 创办了 American Broach & Machine Co.，不久迁到 Ann Arbor。他一生取得约 70 项专利，大多是关于拉床和拉刀的。该公司于 1936 年与 Rockford 的 Sundstrand 合并[8]。1913 年的 American Machinist 上还有用拉刀精加工汽车齿轮内齿的报道[16]，拉床逐渐成为一口气精加工汽车零件孔的工具。
车间里发生了什么变化？拉床出现后，花键孔和键槽从“用牛头刨床或插床一条一条地加工”变成了“只需通过一次”。今天键槽的加工方法，也请参阅机械加工的解说。
金属带锯床：DoALL
长期以来，切断金属的机床主要是让弓锯往复运动的弓锯床。由于是往复运动，回程不切削，而且只能直线切割。把带状锯条做成环形、朝一个方向连续转动的带锯，在木工中已经使用，但切不了金属。
Minneapolis 的 Leighton A. Wilkie 于 1933 年制造了切割金属的带锯床，命名为“DoALL”，后来也用作公司名称[26][27]。本章在行业杂志上能确认的最早报道，是 1935 年 American Machinist 的新产品栏，Continental 的 Do-All 作为一种可换装带锯和带锉、“既能切又能锉”的机床刊登。1936 年又出现了台式和喉深较大的型号[28]。带锯是连续切割的，所以速度快，让锯条顺着弯曲走就能切出模具的轮廓。由于能沿轮廓切割，它也适合从坯料上粗切出模具形状的工作。Wilkie 重视现场演示的销售方式，在全国建立了工业用品的销售网点[26]。
专用机床与自动生产线（与第 3 章相关）
多轴钻床和 Mult-Au-Matic，都是一边把工件送到下一个位置、一边同时切削不同工序的机床。把这一思路扩大到工厂规模的，就是自动把工件送到下一台机床的自动生产线（transfer machine）。Ashburn（1988）写道，现代意义上的第一条连续自动生产线，大概是 1920 年 Milwaukee 的 A. O. Smith 引入的汽车车架生产线；1924 年在英国 Coventry 的 Morris 工厂，出现了把标准机床排列在一根床身上、对发动机缸体进行 53 道加工的机床，自动生产线由此发展起来。不过，它的弱点是“缺乏灵活性”——车型一旦卖不出去，整条线都要报废[23]。汽车工厂的自动生产线与“Detroit Automation”在第 3 章中详细介绍。
电火花加工机：用火花来加工
电火花加工是在电极与工件之间充满油等加工液，让微小的火花放电数万次，一点一点地熔化去除金属的加工方法。因为不用刀具切削，即使是淬硬的钢或硬质合金也能加工出形状。一般认为其原理是苏联的 Lazarenko 夫妇于 1943 年发明的，但日本国立科学博物馆的技术系统化调查写道，把它应用于金属加工的研究是在美国和苏联开始的[30]。
从取出折断丝锥的机器开始
美国的起点是现场的难题。据行业杂志 Cutting Tool Engineering，几乎在同一时期，美国的 Harold Stark、Victor Harding 和 Jack Beaver 制造了一种用火花把折断在铝铸件中的钻头或丝锥蚀除取出的机器。起初挪用电刻笔，功率不足，后来靠强火花电源、自动反复动作和加工液更换装置实现了实用化，之后又发展到用电子管电源每秒放电数千次的设计[29]。到 1946 年，Michigan 州 Clawson 的 Elox Corporation 已销售 3 种这样的“Disintegrator（蚀除机）”[34][35]。今天取出折断丝锥的最后手段仍是电火花加工，正与这个起点相连（断丝锥的取出方法）。
从飞机的难加工材料到街头的模具工厂
到 1950 年代中期，苏联、欧洲和美国涌现出许多电火花加工机厂家。在美国，它被用于航空航天特殊零件的加工[30]。尽管如此，在 1958 年美国的设备调查中，电火花加工机只有 578 台，在全部机床中只占极小一部分[41]。1960 年代初，美国 Elox 等公司完成了用电液伺服阀驱动电极进给的机床，能够快速、准确地保持放电间隙[30]。1961 年的 American Machinist 刊登了“面向街头加工承包厂的电火花加工”一文[44]；1973—74 年，Colt Industries 的 Elox 部门根据空军合同，研究了用电火花加工制作难加工材料枪管的内孔和膛线[58]。
移动的线电极
在成形电火花加工中，电极本身也会损耗。如果让细线持续移动作为电极，损耗的部分就会被新的线替换。1967 年 8 月原子能委员会与 NASA 的技术简报介绍了 Argonne 国家实验室的工厂制作的“移动线电极”电火花加工。把直径最小 0.005 英寸（约 0.13mm）的黄铜或铜线以每分钟 10—15 英寸的速度送进，往复使用，代替板状电极。电极不再变形，精度提高，据说切割过稀土金属、陨石和放射性材料[51]。用数控沿轮廓切割的电火花线切割机，在瑞士、苏联和日本实现了产品化，日本的历程在国产机床档案第 6 章中介绍。
车间里发生了什么变化？有了电火花加工，就能“淬火后再加工出形状”，模具工厂的作业安排大为改变。它与坐标磨床（上一节）一样，是在淬火后保证精度的机床。
激光加工机与水射流：用光和水来切割
激光
1960 年 8 月，Hughes Aircraft 研究所（California 州 Malibu）的 Theodore H. Maiman 在 Nature 上报告了用红宝石晶体实现光的受激辐射，也就是激光振荡[43]。1964 年，Bell 实验室的 C. K. N. Patel 报告了用二氧化碳分子连续振荡的激光（CO2 激光）[45]。CO2 激光容易提高功率，后来的钣金激光切割机大多采用这种方式。
在工厂里最早的用途之一，是在极硬的材料上加工小孔。1966 年，Western Electric 在行业杂志上报告说，成功地用激光贯穿了拉拔电线用金刚石模具的孔，有望降低制模的时间和费用[49]。在钣金切割方面，从牛头刨床起家的 Cincinnati Incorporated 于 1980 年代推出了商用激光切割机，后来还制造了用直线电机驱动的激光切割机[6]。
水射流
让水以超高压从细孔中喷出，就能切割物体。Michigan 州 Ann Arbor 的 Norman C. Franz 于 1968 年 5 月申请了一项专利：在水中溶入长链高分子，使射流不易散开；1970 年 8 月获得美国专利 3,524,367[53]。据 Flow 介绍，他原本是林业技术人员，在寻找高效伐木的方法[54]。第一台商用装置由 Ingersoll-Rand 的 McCartney 制造，1971 年 11 月在 Alton Box Board 的纸管工厂开始运转[55][56]。
把它做成产品的，是 Washington 州 Kent 的 Flow。该公司 1974 年创立，1975 年推出了可连续运转的增压泵产品[57]。最初用于切割瓦楞纸、纸、隔热材料、纸尿裤等柔软物品[54]。于是 Mohamed A. Hashish 等人想出了在水射流中混入磨料、并把磨料集中到射流中心以减少喷嘴磨损的方法。最初的申请是在 1982 年 10 月，1987 年 3 月成为美国专利 4,648,215[61]。据该公司所说，第一台商用磨料水射流设备于 1984 年问世[62]。借助磨料的力量，连坚硬的材料也能切割；而不加热就能切割这一点，在怕烧伤和变质的材料上发挥了长处。
测量机：Sheffield 与 Brown & Sharpe
精密的机器离不开精密的测量工具。Dayton（Ohio 州）的 Sheffield Corp. 是 1941 年 Louis Polk 合并 City Machine & Tool 与 Sheffield Machine & Tool 而成的量规和测量仪器厂家，其立柱式比较测量仪 Precisionaire 在第二次世界大战的飞机生产中得到使用，后来也用于机床的在线测量。1956 年归入 Bendix 旗下[40]。
三坐标测量机（CMM）的起源在英国一章（英国的其他机床）中介绍。在美国成为 CMM 大厂的，出人意料地是机床老字号 Brown & Sharpe。据该公司 1994 年的申报文件，该公司在 1985—93 年间反复出售和收购业务，从机床公司变成了尺寸测量公司。1990 年 6 月买下德国 Wild Leitz 的工业测量部门（精密 CMM），1994 年 6 月签约收购意大利 Finmeccanica 旗下的 CMM 公司 DEA，并称其 CMM 销售额为世界第一[66]。其测量业务根据 2000 年 11 月的合同卖给了瑞典的 Hexagon，剩下的公司从公司名称中去掉了 Brown & Sharpe[67]。1833 年作为钟表和仪器店起家的公司，最后留在了“测量”这一边。关于今天测量的思路，量规和文章“测量误差”也值得一读。
增材制造（与第 5 章相关）
不靠切削，而是靠叠加来成形的增材制造，也是从美国的专利发展起来的。Charles W. Hull 于 1984 年 8 月申请了用紫外线把液态树脂一层一层固化的光固化成形装置的专利，1986 年 3 月获得美国专利 4,575,330[63]。1986 年他参与创办了 3D Systems，1987 年推出了第一台商用 3D 打印机 SLA-1。ASME 于 2016 年把它评选为机械工程遗产（Landmark）[59]。Texas 大学的 Carl R. Deckard 于 1986 年 10 月申请了用激光烧结粉末的方法（SLS）[64]，Stratasys 的 S. Scott Crump 于 1989 年 10 月申请了挤出熔融材料堆积成形的方法（FDM）[65]。2014 年，从牛头刨床起家的 Cincinnati Incorporated 与美国能源部 Oak Ridge 国家实验室共同开发了大型树脂成形设备 BAAM，并在 Chicago 的 IMTS 上用 44 小时打印出了汽车车身[68]。2015 年 1 月，用 BAAM 打印的 Shelby Cobra 复制品在 Detroit 车展上展出[69][70]。金属增材制造与当前的动向在第 5 章中介绍。
与日本的关联
钻床。在日本，碌碌产业于 1912 年用在美国学到的技术实现了枝型钻床的国产化，日本国立科学博物馆认为这可以看作引进外国技术的第一号（国产机床档案第 5 章的年表）。摇臂钻床在战前战后一直是国内厂家的常规产品，1958 年大隈的高速摇臂钻床 DRA-J 型宣传其能“像坐标镗床一样精密钻孔”（同上）。
电火花加工机。在日本的电火花加工研究中，美国也是一把标尺。1965 年东京大学仓藤尚雄、须田孝的论文，把美国 Elox 的“Elox oil”列为比较加工液的基准之一[46]。1972 年三菱电机推出的国产第一台电火花线切割机 DWC-50，没有用昂贵的数控，而是用美国开发的光电式图纸仿形装置来追踪图纸上的线条[30]。此后，日本厂家通过开发数控装置和电源提高了性能和质量，到 1970 年代后期，追上了此前代表世界水平的瑞士 Agie、Charmilles 和美国 Elox，并在价格上占据优势[30]（国产机床档案第 6 章）。
立式车床与数控。Bullard 开创的立式转塔车床在日本也有制造，1962 年第 1 届日本国际机床展览会上展出了 OM 制作所的数控立式车床（国产档案第 1 章的年表）。另一方面，1982 年 5 月，拥有机床部门的 Houdaille Industries 提出请愿，要求不给购买日本制加工中心和数控冲床的公司投资税收抵免（1983 年被驳回）[23]，这件事后来导向了对美出口的自主限制（第 5 章）。
增材制造。ASME 机械工程遗产的资料把 1980 年名古屋市工业研究所小玉秀男的申请，列为光固化成形前史上的第一项专利申请。小玉于 1981 年发表论文，介绍了把紫外线固化树脂层层叠加制作立体的方法[59][60]。
⑂厂家谱系图
这是本章主要厂家的公司名称变迁，以及合并和业务的去向。色带颜色变化处表示公司名称变更。Bullard 画到 1983 年工厂拆除为止，Lapointe Machine Tool 从能确认名称的 1904 年画起。Cincinnati Bickford 画到在 Giddings & Lewis 1966 年年度报告中作为子公司出现为止（未能确认收购年份）。Brown & Sharpe 从机床转向测量，测量业务转到了 Hexagon。
可以参观的地方
龙门刨床和钻床大多在工厂里用到报废，能看到老机床的地方有限。开放日期和能否参观，请在前往之前查看各设施的说明。
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龙门刨床、钻床、立式镗床的起源1831—1899 年
| 年 | 史实 | 厂家、机型 | 参考资料 |
|---|---|---|---|
| 1831年前后 | North Chelmsford（Massachusetts 州）的 Gay, Silver & Co. 最迟在这一时期已在制造金属龙门刨床。据说 Philadelphia 的 Pedrick & Ayer 也在同一时期制造过。虽然晚于英国，但美国也很早就开始使用龙门刨床 | Gay, Silver & Co.刨床 | [1·p.53] |
| 1833年 | Ezra Gould 在 Newark（New Jersey 州）开办了一间 16 英尺见方的单间工厂。后来制造车床、龙门刨床和钻床，到 1916 年前后已成为约 400 人生产齿轮加工机床和牛头刨床的公司 | Gould & Eberhardt | [1·p.259] |
| 1845年前后 | Worcester（Massachusetts 州）的 Pierson Cowie 开始制造用链条使工作台往复运动的链式龙门刨床。Worcester 的机床制造随着铁路机械的需求而成长 | Pierson Cowie链式龙门刨床 | [1·p.221] |
| 1855年 | 英国政府为 Enfield 步枪工厂从美国购买 157 台枪械制造机床。其中仅次于 74 台铣床的是 23 台钻床，可见钻孔专用机床支撑着兵器的互换性生产 | Robbins & Lawrence 等 | [1·p.138] |
| 1850年代 | Richard S. Lawrence 在制造 Sharps 步枪时使用拉削加工（把排列着刀齿的刀具推过孔来精加工形状的加工），大大降低了成本。这是拉床的前史 | Robbins & Lawrence | [1·p.194] |
| 1862年 | ★Philadelphia 的 William Sellers 以用斜轴螺旋小齿轮驱动工作台齿条的龙门刨床取得专利。工作台运动平稳，且驱动皮带位于操作者一侧，因此可以与车床平行排列Roe 写作“1862 年的专利”，American Precision Museum 写作“1862 年开发”。由于打不开 Google Patents，未能确认专利号 | William Sellers & Co.螺旋齿轮驱动的龙门刨床 | [1·p.248][2·p.85][3] |
| 1863年4月 | East Bridgewater（Massachusetts 州）的 Stephen A. Morse 以带螺旋槽的钻头（麻花钻）取得美国专利 38,119。称由于刃口正对着切入、切屑经螺旋槽排出，孔不易钻歪。前一年 1862 年，Brown & Sharpe 已开始出售能铣削钻头螺旋槽的万能铣床 | Stephen A. Morse麻花钻 | [4][1·p.209] |
| 1867年 | 在巴黎万国博览会上展出的 Sellers 龙门刨床等，被英国技术杂志评为“展出的机床中最具独创性的”。螺旋小齿轮所驱动齿条的齿沿运动方向倾斜 5 度，以免工作台被横向推动 | William Sellers & Co.刨床 | [2·p.86] |
| 1873年 | Sellers 的产品目录中刊登了把工件放在台上从侧面钻孔、镗孔的机床，以及用皮带代替锥齿轮驱动主轴的立式钻床。卧式机床装上花盘还能当端面车床用，进给可通过摩擦盘无级变速 | William Sellers & Co.卧式钻镗床／皮带驱动的立式钻床 | [2·p.37][2·p.38] |
| 1874年 | Cincinnati（Ohio 州）的 Henry Bickford 开始制造加工能力 20—38 英寸的 5 种立式钻床。到 1885 年制造了 3,000 台 | Henry Bickford立式钻床 | [1·p.272] |
| 1876年前后 | Cincinnati 的 Niles Tool Works 迁到 Hamilton（Ohio 州），成为机床专业厂家。后来成为生产大型车床、龙门刨床、镗床的 Niles-Bement-Pond 的工厂之一 | Niles Tool Works | [1·p.273] |
| 1880年 | ★曾任 Niles 设计师的 George A. Gray 在 Cincinnati 创办 Universal Radial Drill Co.，制造圆立柱的摇臂钻床。Roe 认为这是最早制造圆立柱摇臂钻床（普通型和万能型）的公司 | Universal Radial Drill Co.圆立柱摇臂钻床 | [1·p.273] |
| 1880年 | Edward P. Bullard 在 Bridgeport（Connecticut 州）开办车床工厂（即后来的 Bullard）Fairfield Museum 的目录写作 1880 年。Roe 写道，在 1877 年 Bullard Machine Company 成立之后，“同年下半年接手了工厂”，年份有出入 | Bridgeport Machine Tool Works | [5][1·p.184] |
| 1883年 | ★Bullard 设计了第一台立式镗车床（今天的立式车床）。这是一台用皮带进给一个刀架、加工能力 37 英寸（约 940mm）的机床，被认为是第一台承担以往在车床花盘上进行的精密工作的小型立式镗床 | Bridgeport Machine Tool Works立式镗车床（37 英寸） | [1·p.184] |
| 1883年 | George A. Gray 在 Cincinnati 创办 G. A. Gray Co.。起初制造车床，后来专做龙门刨床，到 1916 年前后已是美国龙门刨床的代表性厂家 | G. A. Gray Co.刨床 | [1·p.273] |
| 1887年 | Bickford Drill Co. 成立，产品扩展到摇臂钻床和万能钻床。1894 年吞并了同城唯一的竞争对手 Universal Radial Drill Co. | Bickford Drill Co.摇臂钻床、万能钻床 | [1·p.272] |
| 约1893年 | Ingersoll Milling Machine Co. 从 Cleveland 迁到 Rockford（Illinois 州）。推广带有多个主轴头的重型“龙门刨式”铣床，大件的平面加工开始从龙门刨床转向铣床 | Ingersoll Milling Machine Co.龙门刨式铣床 | [1·p.274] |
| 1894年 | Bridgeport Machine Tool Works 改为 Bullard Machine Tool Co.。立式镗床取代了车床，此后约 20 年专做立式镗床Roe 写作 1894 年改为公司组织，Fairfield Museum 的目录写作同年改名为 Bullard Machine Tool Works | Bullard Machine Tool Co. | [1·p.184][5] |
| 1897年 | 在 Rockford，B. F. Barnes 创办 Barnes Drill Co. 等，Rockford Machine Tool Co. 开始生产牛头刨床和龙门刨床。兄长 W. F. & John Barnes 从 1878 年前后开始出售为自用而造的钻床，并扩展到摇臂钻床和多轴钻床 | Barnes Drill Co. 等钻床、牛头刨床、龙门刨床 | [1·p.274] |
| 1890年代末 | The Cincinnati Shaper Co. 在 Cincinnati 成立（据该公司沿革）。从 1920 年代初转向钣金机械（折弯机、剪板机），成为今天的 Cincinnati Incorporated | The Cincinnati Shaper Co.牛头刨床 | [6] |
汽车与专用化：立式转塔车床、拉床、多轴钻床、坐标镗床1900—1939 年
| 年 | 史实 | 厂家、机型 | 参考资料 |
|---|---|---|---|
| 1900年 | 为父亲的公司前往巴黎万国博览会的 Edward P. Bullard（Jr.）看到法国汽车工业的需求，开始设计把立式镗床与转塔车床结合起来的立式转塔车床。给刀架装上转塔，再加装侧刀架，立式镗床就成了大量生产用的机床 | Bullard立式转塔车床 | [7][1·p.185] |
| 1900年代初 | ★曾在 Pratt & Whitney 工作的 Joseph N. Lapointe 推出拉床。这是一台用皮带驱动的带轮和丝杠拉动拉刀（长的多齿刀具）的卧式机床，儿子 Francis J. Lapointe 也协助制造年份依据 Ann Arbor News（1953）所说的“1900 年代初”。未能确认确切年份和专利 | Lapointe拉床 | [8][1·p.183] |
| 1904年 | American Machinist 的索引中出现 Lapointe Machine Tool Co. 的名字（可调丝锥）。1906 年出现加工键槽的拉床，同年下半年杂志上还刊登了用 Lapointe 拉床进行分度的作业 | Lapointe Machine Tool Co. | [9·帧24][10·帧9] |
| 1909年 | Bickford 的公司以 Cincinnati Bickford Tool Co. 的名字出现在 American Machinist 的索引中。Roe（1916）写道，作为摇臂钻床的专业厂家，它在“几年前”改为这个名称Iron Age（1924 年）和 Machinery（1949 年）写道，1909 年 Bickford Drill & Tool Co. 与 Cincinnati Machine Tool Co. 合并，改为这个名称 | Cincinnati Bickford Tool Co.摇臂钻床 | [11·帧4][1·p.272][12·p.63][13] |
| 1910年 | Fond du Lac（Wisconsin 州）的 Giddings & Lewis 由 Rueping 家族掌握经营权，制造液压驱动的牛头刨床、小型龙门刨床和 6 主轴立式转塔车床。从锯木机械公司转为机床公司 | Giddings & Lewis液压牛头刨床、小型龙门刨床、6 轴立式转塔车床 | [14] |
| 1912年 | American Machinist 介绍 Bullard 转塔的新设计。次年 1913 年又刊登了 36 英寸立式转塔车床 | Bullard转塔的新设计 | [15·帧3][16·帧3] |
| 1913年 | American Machinist 刊登了 2 篇关于 Lapointe 拉床的报道，还介绍了用拉刀精加工汽车齿轮内齿（花键）的例子 | Lapointe Machine Tool Co.拉床 | [16·帧3] |
| 1914年 | ★Bullard 的 Mult-Au-Matic 刊登在 American Machinist 上。在圆形工作台上的多个主轴上夹持工件，一边分度一边用各自的刀架同时切削的“立式多轴自动卡盘车床”，成为汽车零件批量生产的主力 | BullardMult-Au-Matic（多轴立式自动车床） | [17·帧3][1·p.185][7] |
| 1914年9月 | New London（Connecticut 州）的 Francis J. Lapointe 取得加工键槽的拉床的美国专利 1,109,847（1913 年 8 月申请，1914 年 9 月 8 日授权）。在 1933 年与 Oilgear 的诉讼中，J. N. Lapointe Co. 以这项专利提出了反诉 | Francis J. Lapointe（New London）键槽拉床 | [18][19] |
| 1916年 | Francis J. Lapointe 在 Detroit 创办 American Broach & Machine Co.，约 1 年后迁到 Ann Arbor（Michigan 州），1918 年建厂。他一生约 70 项专利大多是关于拉床和拉刀的 | American Broach & Machine Co.拉床 | [8] |
| 1917年8月 | Pratt & Whitney 按测长机的思路确定孔位，完成了用立式主轴钻孔和镗孔的坐标镗床 1 号机。在此之前，夹具上的孔位是用以精密圆柱块（按钮）为基准对位的“按钮法”来确定的月份依据 Moore（1946）。两本书都是 Moore Special Tool 的出版物 | Pratt & Whitney坐标镗床 | [20·p.63][20·p.16][21] |
| 1919年 | ★多轴钻床在汽车工厂普及。Willys-Overland 用 Natco 的 No.14 多轴钻床以 3 工位分度加工后桥零件的孔，Continental Motors 用 Baush 的多轴钻床加工气缸体。Baush 使用移动夹具、按工序划分的机床，最初是为 Ford 飞轮的 81 个钻孔、锪孔和铰孔而制造的 | Baush、National Automatic Tool（Natco）、Foote-Burt 等多轴钻床 | [22·p.38][22·p.40][22·p.48] |
| 1919年 | 在 Mesta 等制钢机械厂家的工厂里，把多台摇臂钻床搬到机床床身之类的大件旁，同时钻孔。也有带吊环、可用起重机吊运的机床 | Cincinnati Bickford Tool Co.摇臂钻床 | [22·p.22] |
| 1920年 | Milwaukee（Wisconsin 州）的 A. O. Smith 引入汽车车架的自动生产线。Ashburn（1988）认为这大概是现代意义上的第一条连续自动生产线，并写道它运转了 40 多年 | A. O. Smith | [23·PDF p.58] |
| 1924年 | Richard F. Moore 在 Bridgeport 创办 Moore Special Tool Co.。这是一家开在餐馆二楼的工装夹具店，车床、铣床、钻床、磨床、牛头刨床各有一台 | Moore Special Tool Co. | [24] |
| 1920年代末 | Giddings & Lewis 备齐主轴直径 2.5—8 英寸（约 64—203mm）的卧式钻、镗、铣床。第一次世界大战前后开始制造的卧式镗床成了该公司的支柱 | Giddings & Lewis卧式镗铣床 | [14] |
| 1929年1月 | Bullard 的股票在纽约证券交易所上市，公司改名为 The Bullard Company。工厂已于 1917 年迁到 Bridgeport 的 Black Rock 地区 | The Bullard Company | [5] |
| 1931年 | ★Moore 为自家的模具制造做出第一台坐标镗床（从 1930 年开始开发）。使用经淬火、磨削和研磨精加工的丝杠，使孔位能在工具室里快速而准确地加工出来该公司 1955 年的书写作 1931 年，现在的沿革页面写作 1932 年 | Moore Special Tool Co.坐标镗床 | [25·帧10][25·帧27][24] |
| 1933年 | ★Minneapolis（Minnesota 州）的 Leighton A. Wilkie 制造切割金属的带锯床，命名为“DoALL”。此前带锯用于木工。1935、1936 年的 American Machinist 把可换装带锯和带锉的 Continental Do-All 作为新产品刊登1933 年是该公司和 American Precision Museum 的说法。在行业杂志上能确认的最早报道是 1935 年 | Continental Machines（DoALL）金属带锯床 | [26][27][28·帧3] |
| 1936年 | American Broach & Machine Co. 与 Rockford 的 Sundstrand Machine Tool 合并 | American Broach & Machine Co. | [8] |
| 1939年 | Giddings & Lewis 推出主轴直径 6、7 英寸的大型卧式镗铣床新系列 | Giddings & Lewis大型卧式镗铣床 | [14] |
战争、精密与数控的开端1940—1959 年
| 年 | 史实 | 厂家、机型 | 参考资料 |
|---|---|---|---|
| 1940年 | Moore 制造坐标磨床。坐标镗床只能在淬火前的软材料上加工孔，而现在淬火后也能把孔磨到正确的位置了 | Moore Special Tool Co.坐标磨床 | [25·帧10][24] |
| 第二次世界大战期间 | 政府让 Giddings & Lewis 建造约 14,000 平方米的战时工厂，制造大型卧式镗铣床。战争结束时员工约 700 人 | Giddings & Lewis大型卧式镗铣床 | [14] |
| 1940年代 | ★美国的 Stark、Harding、Beaver 制造出一种机器，用电火花把折断在铝铸件里的钻头和丝锥蚀碎取出。起初挪用电动雕刻工具，力量不足，后来靠强火花电源和自动反复动作才达到实用。与苏联 Lazarenko 夫妇的研究几乎同一时期年份依据行业杂志的记述，称与 Lazarenko 的 1943 年“几乎同时”。公司名和专利未能核实 | Harold Stark、Victor Harding、Jack Beaver用放电取出折断丝锥的机器 | [29][30·PDF p.11] |
| 1945年10月 | Bullard 把用电气和液压装置自动推进机床运转步骤（循环）的 Man-Au-Trol 装在立式转塔车床 Cut Master 上公开展示（10 月 11 日）。构想者是 E. P. Bullard III，他在战前完成设计，并在战时生产中试用过 | The Bullard CompanyMan-Au-Trol | [31][32·p.42] |
| 1946年 | Moore 出版了关于孔定位的书《Precision Hole Location for Interchangeability in Toolmaking and Production》。用书籍传授机床的用法，1955 年的《Holes, Contours and Surfaces》继承了这一做法 | Moore Special Tool Co. | [25·帧8] |
| 到1946年 | Elox Corporation 销售 3 种用放电蚀除折断的钻头、丝锥、铰刀并将其取出的机器。用电磁铁使通水的铜管电极上下振动，以 2—7 伏的交流电产生火花。也开始用于淬火模具的方孔和异形孔Machinery（1947 年）文章的作者是 1940 年代的开发者之一 H. V. Harding | Elox Corporation（Clawson, Michigan）Elox Disintegrator | [33][34][35] |
| 1948年10月 | 在 NACA（今天的 NASA）的 Lewis 研究所，拍下了用 Giddings & Lewis 卧式镗床加工直径 72 英寸（约 1.8m）压气机外壳的照片。喷气发动机的研究也离不开大型工件的镗削 | Giddings & Lewis卧式镗铣床 | [36] |
| 1950年 | Moore 的 No.1 坐标镗床售出 1,500 台以上，坐标磨床售出 500 台。同年推出了 No.2 的设计。约 1950 年的 No.1 坐标镗床由 The Henry Ford 收藏 | Moore Special Tool Co.No.1 坐标镗床、坐标磨床 | [24][37] |
| 1955年 | ★在 Chicago 的机床展上，出现了多款放在摇臂钻床等下面为工件定位的数控工作台。印刷机厂家 Goss 的 Adrian Holmberg 以每台 1 万美元买了 2 台，证明了简易数控的效果 | Goss Printing Press 等数控定位工作台 | [23·PDF p.63] |
| 1955年8月 | Giddings & Lewis 的股东大会（8 月 31 日）批准以约 539 万美元收购 Cincinnati Bickford Tool Co. 的全部股份，以及取得 Kaukauna Machine。Cincinnati Bickford 成为 G&L 的摇臂钻床部门 | Giddings & Lewis | [38·p.225][39] |
| 1956年 | Dayton（Ohio 州）的量规与测量仪器厂家 Sheffield Corp. 归入 Bendix 旗下。该公司由 Louis Polk 于 1941 年合并 City Machine & Tool 与 Sheffield Machine & Tool 而成，其气动测微式比较仪曾用于战时的飞机生产 | Sheffield Corp.量规、尺寸比较测量仪 | [40] |
| 1958年 | 在美国 1958 年的机床设备调查中，电火花加工机为 578 台，只占全部机床的极小部分 | — | [41·帧50] |
| 1958年8月 | Los Angeles 近郊的 Burgmaster 为一种回转 6 轴、8 轴转塔来换刀的钻床配上 GE 的数控并刊登广告。广告举例说，一种飞机零件上的 21 个孔，加工 61 件只用了 8 个多小时，并宣称用简单的夹具和纸带代替了钻模 | Burgmaster数控转塔钻床 | [42·帧44] |
新的加工方法：放电、激光、水射流、增材制造1960—1989年
| 年 | 史实 | 厂家、机型 | 参考资料 |
|---|---|---|---|
| 1960年 | Chicago 的机床展上陈列了 100 多台数控机床。Holmberg 的公司运转着 22 台数控机床，按零件积攒的纸带达 2 万卷。其中大多用于钻孔，取代了笨重昂贵的钻模 | Goss（Miehle-Goss-Dexter） | [23·PDF p.64] |
| 1960年8月 | ★Hughes Aircraft 研究所（California 州 Malibu）的 Theodore H. Maiman 在 Nature 上报告，用红宝石晶体实现了光的受激辐射（激光） | Hughes Research Laboratories红宝石激光 | [43] |
| 1961年 | American Machinist 刊登了《面向小型代工厂的电火花加工》以及用电火花加工取出定位销的方法等文章。电火花加工开始从飞机的特殊零件扩展到模具和修理工作 | — | [44·帧3][30·PDF p.1] |
| 1960年代初 | 美国 Elox 等公司完成了用电液伺服阀进给电极的电火花加工机。与电动机加减速器的进给相比，能更快更准确地保持放电间隙，日本各公司在 1962—63 年前后跟进 | Elox液压伺服电火花成形机 | [30·PDF p.24] |
| 1964年11月 | Bell 实验室的 C. K. N. Patel 报告了用二氧化碳分子连续振荡的激光（CO2 激光）。后来钣金激光切割机大多采用这种方式 | Bell Telephone LaboratoriesCO2 激光 | [45] |
| 1965年 | 东京大学仓藤尚雄、须田孝的电火花加工论文，把“Elox oil”列为比较加工液的基准之一。美国 Elox 的加工液在日本的研究中也成了标尺（美国国防部的技术信息中心 DTIC 保存有英文副本） | Elox | [46·帧3] |
| 1965年 | 数控转塔钻床厂家 Burgmaster 通过换股被 Houdaille Industries 收购（6 月 7 日宣布，10 月获股东批准） | Burgmaster、Houdaille Industries | [47][48] |
| 1966年 | Western Electric 向行业杂志报告，成功用激光贯穿拉制电线用的金刚石拉丝模的孔，认为有望降低拉丝模制作的时间和成本 | Western Electric激光钻孔 | [49] |
| 1966年6月 | Giddings & Lewis 与 Gisholt（Madison）合并，销售额达 7,942 万美元，创历史新高。推出了数控立式加工中心 NumeriCenter、数控钻孔·攻丝·镗床 NumeriMite，以及加工 Caterpillar 变速箱壳体的数控立式车床，摇臂钻床厂家 Bickford 也是其子公司 | Giddings & LewisNumeriCenter、NumeriMite、数控立式车床 | [50·帧3][50·帧9][50·帧10][50·帧13] |
| 1967年 | Moore 制造了第一台数控连续轮廓（Contouring）No.3 坐标磨床。1955 年的 No.3 采用了经淬火、磨削、研磨的 2 条 V 形导轨的设计 | Moore Special Tool Co.数控连续轮廓 No.3 坐标磨床 | [24] |
| 1967年8月 | ★原子能委员会和 NASA 的技术简报介绍了在 Argonne 国家实验室的车间里实现的“行走线电极”电火花加工。让直径最小 0.005 英寸（约 0.13mm）的黄铜丝、铜丝往复运动，代替板状电极，切割稀土金属、陨石和放射性材料 | Argonne National Laboratory移动线电极的电火花加工 | [51] |
| 1968年3月 | 立式转塔车床厂家 Bullard 被并入 White Consolidated Industries（WCI）。Bridgeport 的工厂在 1980 年代初关闭，1983 年被拆除 | The Bullard Company、White Consolidated Industries | [52][5] |
| 1968年5月 | ★Ann Arbor（Michigan 州）的 Norman C. Franz 申请专利，方法是溶入长链高分子使水射流更加集束（1970 年 8 月获美国专利 3,524,367）。这是水射流切割的基础专利之一 | Norman C. Franz高速液体射流 | [53][54] |
| 1971年11月 | 第一台商用水射流切割装置由 Ingersoll-Rand 的 McCartney 制造，11 月在 Alton Box Board 的纸管工厂开始运转。可切割厚度达 0.5 英寸（约 13mm）的纸管早于 Flow 的创立（1974 年）。Flow 的超高压泵产品化是在 1975 年 | McCartney（Ingersoll-Rand）、Alton Box Board水射流切割装置 | [55][56] |
| 1972年 | 三菱电机的日本首台电火花线切割机 DWC-50，没有采用昂贵的数控，而是用美国开发的光学式图纸仿形装置（循线器）追踪图纸上的线条 | 三菱电机DWC-50 | [30·PDF p.26] |
| 1974年 | Flow 在 Kent（Washington 州）起步。1975 年把可连续运转的增压泵（Intensifier）产品化，从切割纸张、隔热材料、纸尿裤等柔软材料开始普及 | Flow超高压水射流 | [57][54] |
| 1974年9月 | Colt Industries 的 Elox 部门（North Carolina 州 Davidson）根据空军的合同，汇总了用电火花加工制作难切削材料枪管内孔和膛线的研究（1973—74 年） | Elox Division, Colt Industries电火花加工的枪管镗孔与膛线 | [58] |
| 1970年代后半 | 电火花加工机在世界上的代表性厂家是瑞士的 Agie、Charmilles 和美国的 Elox，但日本厂家在性能和质量上迎头赶上，并在价格上占据优势。尤其在电火花线切割机上拉开了差距 | — | [30·PDF p.34] |
| 1980年 | 名古屋市工业研究所的小玉秀男申请了一项专利：层层叠加紫外线固化树脂制作立体模型（1981 年发表论文）。ASME 将其介绍为光固化成形前史上的第一件专利申请 | 名古屋市工业研究所 | [59][60] |
| 1982年5月 | 拥有机床部门的 Houdaille Industries 向总统提出请愿，要求不给购买日本产加工中心和数控冲床的公司投资税收抵免（1983 年被驳回） | Houdaille Industries | [23·PDF p.89] |
| 1982年10月 | Flow Industries 的 Mohamed A. Hashish 等人申请了在水射流中混入磨料并使其集中于射流中心的方法（1987 年获美国专利 4,648,215）。只用水只能切软材料，借助磨料的力量扩展到了硬材料。据该公司称，1984 年推出了第一台商用机 | Flow Industries磨料水射流 | [61][62] |
| 1984年8月 | ★Charles W. Hull 申请光固化成型装置的专利（1986 年 3 月成为美国专利 4,575,330）。用紫外线逐层固化液态树脂的方式，试制于 1983 年 | UVP, Inc.（Charles W. Hull）光固化成形设备 | [63][59] |
| 1986年 | Hull 联合创办 3D Systems，1987 年推出首台商用 3D 打印机 SLA-1。2016 年入选 ASME 的机械遗产（Landmark） | 3D SystemsSLA-1 | [59] |
| 1986年10月 | Texas 大学的 Carl R. Deckard 申请了用激光选择性烧结粉末的方法（1989 年获美国专利 4,863,538） | The University of Texas选择性烧结（SLS） | [64] |
| 1980年代 | 从牛头刨床起家的 Cincinnati Incorporated 推出商用激光切割机（该公司的沿革称，1980 年代最早期的机器至今仍在运转） | Cincinnati Incorporated激光切割机 | [6] |
| 1989年10月 | Stratasys 的 S. Scott Crump 申请了挤出熔融材料层层堆积的装置（1992 年获美国专利 5,121,329） | Stratasys熔融沉积成形（FDM） | [65] |
测量业的重组与大型增材制造1990年—
| 年 | 史实 | 厂家、机型 | 参考资料 |
|---|---|---|---|
| 1990年6月 | ★Brown & Sharpe 收购德国 Wild Leitz 的工业测量部门（精密三坐标测量机）。1985—93 年间反复出售和收购业务，从机床公司转变为尺寸测量公司 | Brown & Sharpe三坐标测量机（Leitz） | [66] |
| 1994年 | Moore Special Tool 及其欧洲子公司被 Producto Machine 收购，成为 PMT Group。到 1970 年代为止，坐标镗床已超过 6,000 台，坐标磨床超过 8,000 台 | Moore Special Tool Co. | [24] |
| 1994年6月 | Brown & Sharpe 签约收购意大利 Finmeccanica 旗下的三坐标测量机公司 DEA，自称 CMM 销售额世界第一 | Brown & Sharpe三坐标测量机（DEA） | [66] |
| 2000年11月 | Brown & Sharpe 签约以 1 亿 6,000 万美元把几乎全部测量业务卖给瑞典的 Hexagon（2001 年提交股东表决，剩下的公司从名称中去掉了 Brown & Sharpe） | Brown & Sharpe → Hexagon | [67] |
| 2014年 | Cincinnati Incorporated 与美国能源部的 Oak Ridge 国家实验室共同开发大型树脂增材制造机 BAAM，在 Chicago 的 IMTS 上用 44 小时打印出汽车车身 | Cincinnati Incorporated、Oak Ridge National LaboratoryBAAM（大型增材制造机） | [68] |
| 2015年1月 | Oak Ridge 国家实验室把用 BAAM 打印的 Shelby Cobra 复制品送到 Detroit 车展展出（1 月 12—15 日）。含 20% 碳纤维的树脂零件约 500 磅（约 230kg），从设计到组装用了 6 周，打印用了 24 小时 | Oak Ridge National Laboratory、Cincinnati Incorporated用 BAAM 打印的 Shelby Cobra | [69][70] |
常见问题
- 龙门刨床和牛头刨床有什么不同？
- 龙门刨床是载着工件的工作台往复运动，刀具不动，适合加工大而长的工件的平面。牛头刨床是装着刀具的滑枕往复运动，工件横向一点点进给，适合加工较小工件的平面和槽。两者在回程都不切削，因此大型工件的平面加工，逐渐让位给了用旋转铣刀连续切削的铣床。
- 是谁把立式车床变成了量产机床？
- 是 Bridgeport 的 Bullard。他在 1883 年设计了能力 37 英寸的小型立式镗车床，1900 年起儿子 Edward P. Bullard（Jr.）开发了装有转塔的立式转塔车床，1914 年又推出多轴立式自动车床 Mult-Au-Matic，使其成为汽车零件量产的主力。
- 坐标镗床和坐标磨床有什么不同？
- 两者都是按坐标把孔精确加工到位的机床，但坐标镗床用刀具切削，适合淬火前的软材料；坐标磨床用砂轮磨削，能把淬火变形后的硬材料上的孔精加工到正确位置。在美国，Moore 于 1931 年制造了坐标镗床，1940 年制造了坐标磨床。
- 电火花加工在美国是怎样开始的？
- 据行业杂志的文章，起点是 1940 年代 Harold Stark、Victor Harding、Jack Beaver 制造的机器，用电火花把折断在铝铸件里的钻头和丝锥蚀碎取出。此后扩展到飞机难切削材料的加工和模具制作，1967 年 Argonne 国家实验室的“移动线电极”电火花加工在政府的技术简报中得到介绍。
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参考资料
书籍和行业杂志依据 Internet Archive 的扫描，American Machinist 依据各卷的索引和各期全文，专利依据专利原件的图像（编号、申请日、授权日），政府和研究所的报告以及博物馆和厂家的资料，均于 2026 年 10 月逐页核实。“帧”是扫描的流水号，“PDF p.”是 PDF 的页码。“最早”“世界首创”等，凡正文写作“称……”“据该公司称”的，均为该资料或厂家自身的说法。专利的年份（申请、授权）与产品的年份（发布、出货）可能相差 1 到数年，正文中分别写明。
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