Dezvoltarea mașinilor-unelte pentru producție a fost strâns legată de revoluția industrială, care este marcată de dezvoltarea cu succes a mașinii cu abur de către James Watt în 1776. Când a început să proiecteze mașina cu abur în 1763, principala sa provocare a fost să realizeze gaura mașinii cu abur. cilindru suficient de precis pentru a preveni scăparea aburului în jurul pistonului. Cilindrul inițial a fost fabricat din tablă, care cu siguranță nu a funcționat corect. Problema a fost rezolvată în cele din urmă de John Wilkinson când a inventat o mașină de găurit cu ax orizontal, alimentată de roată de apă, în jurul anului 1775. Această mașină este adesea recunoscută ca prima mașină-uneltă.
Development of machine tools for manufacturing was closely related to the Industrial Revolution, which is marked by the successful development of steam engine by James Watt in 1776. When he started designing the steam engine in 1763, his primary challenge was to make the bore of the cylinder sufficiently accurate to prevent the steam from escaping around the piston. The initial cylinder was manufactured from sheet metal, which certainly did not work properly. The problem was eventually solved by John Wilkinson when he invented a water wheel-powered horizontal-axis boring machine around 1775. This machine is often recognized as the first machine tool.

De atunci, procesul de prelucrare și mașina unealtă au fost întotdeauna esențiale în proiectarea și fabricarea produselor. Unii chiar susțin că prelucrarea este cea mai versatilă și mai precisă dintre toate procesele de fabricație în ceea ce privește capacitatea sa de a produce diverse caracteristici geometrice. În plus, piesele fabricate prin turnare, formare sau alte procese de modelare necesită adesea operații de prelucrare înainte de a fi asamblate pentru produsul final. Această operație de prelucrare finală este necesară deoarece piesele pot avea profile exterioare și interne, precum și colțuri ascuțite și planeitate care nu pot fi realizate cu precizie prin procesele de formare și modelare. De asemenea, deoarece multe componente sau piese de inginerie trebuie să fie interschimbabile, este nevoie de controlul preciziei dimensionale, care poate fi atins prin procesul de prelucrare. Prin urmare,
Since then, machining process and machine tool have always been essential in product design and manufacturing. Some even argue that machining is the most versatile and accurate of all manufacturing processes in terms of its capability to produce diverse geometric features. Further, parts manufactured by casting, forming, or other shaping processes often require machining operations before being assembled for the final product. This final machining operation is required because the parts may have external and internal profiles, as well as sharp corners and flatness that cannot be accurately achieved by forming and shaping processes. Also, because many engineering components or parts need to be interchangeable, it requires control of dimensional accuracy, which can be achieved through machining process. Therefore, critical choices have to be made during product design and manufacturing planning about the extent of casting, shaping, or forming against the extent of machining to be done on a workpiece.

Prelucrarea este termenul general folosit pentru a descrie procesul de îndepărtare a materialului dintr-o piesă de prelucrat, care este un subiect larg. În interesul unei discuții axate, sfera acestui capitol este limitată la procesele care utilizează scule tăietoare ascuțite pentru a forma o așchie din piesa de prelucrat prin deformare prin forfecare. Acest capitol descrie, de asemenea, mașinile-unelte pentru a efectua aceste operațiuni de prelucrare. Pe lângă operațiunile descrise în acest capitol, se pot aplica și alte mecanisme pentru îndepărtarea materialului, altele decât utilizarea uneltelor de tăiere ascuțite. Aceste mecanisme alternative pot implica utilizarea energiei mecanice (de exemplu, prelucrare cu ultrasunete sau cu jet de apă), termice (de exemplu, descărcare electrică, fascicul de electroni, fascicul laser, arc sau prelucrarea cu oxicombustibil), electrică sau chimică (de exemplu, gravare) sau chiar și o combinație a acestor energii (de exemplu, prelucrarea electrochimică).
Machining is the general term used to describe the material removal process from a workpiece, which is a wide topic. In the interest of a focused discussion, the scope of this chapter is limited to the processes using sharp cutting tools to form a chip from the workpiece by shear deformation. This chapter also describes the machine tools to perform these machining operations. Besides the operations described in this chapter, other mechanisms can be applied to remove material other than using sharp cutting tool. These alternative mechanisms may involve the use of mechanical (e.g., ultrasonic or water jet machining), thermal (e.g., electrical discharge, electron beam, laser beam, arc, or oxyfuel machining), electrical, or chemical energy (e.g., etching) or even a combination of these energies (e.g., electrochemical machining).

Principiul principal al tuturor proceselor de prelucrare este furnizarea de mișcări relative adecvate între unealta de tăiere și piesa de prelucrat pentru a produce geometria caracteristică. În general, două tipuri de mișcare relativă trebuie asigurate fie de o mașină unealtă, fie manual; se numesc mișcare primară și mișcare de alimentare. Mișcarea primară este mișcarea principală care provoacă mișcare relativă între muchia de tăiere și piesa de prelucrat. Mișcarea de avans este una care, atunci când este adăugată la mișcarea primară, duce la o îndepărtare repetată sau continuă a așchiilor pentru a crea o suprafață prelucrată cu caracteristicile geometrice dorite. Rezultanta acestor două mișcări de scule se numește mișcare de tăiere rezultantă. De exemplu, în strunjirea cilindrică pe strung, mișcarea primară este rotirea piesei de prelucrat pe axa sa, iar mișcarea de avans este mișcarea sculei de tăiere de-a lungul axei piesei de prelucrat. Principiul secundar este conferirea formei sculei de tăiere piesei de prelucrat pentru a crea geometria piesei. Cele două principii sunt uneori combinate într-o singură operație. De exemplu, la frezarea cu fante, mișcarea primară este rotația morii pe axa sa, iar mișcarea de avans creează fanta. Lățimea și forma acestei fante depind de geometria sculei de tăiere.
The main principle of all machining processes is providing suitable relative motions between the cutting tool and the workpiece to produce the characteristic geometry. Generally, two kinds of relative motion must be provided either by a machine tool or manually; they are called the primary motion and feed motion. The primary motion is the main motion that causes relative motion between the cutting edge and workpiece. The feed motion is one that when added to the primary motion leads to a repeated or continuous chip removal to create a machined surface with the desired geometric characteristics. The resultant of these two tool motions is called the resultant cutting motion. For example, in cylindrical turning on lathe, the primary motion is the rotation of the workpiece on its axis, and the feed motion is the motion of the cutting tool along the axis of the workpiece. The secondary principle is imparting the shape of the cutting tool to the workpiece in order to create part geometry. The two principles are sometimes combined in one operation. For example, in slot milling, the primary motion is the rotation of the mill on its axis, and the feed motion creates the slot. The width and shape of this slot are dependent on the geometry of the cutting tool.

Organizația Internațională a Standardelor (ISO 841 2001) a recomandat un sistem de axe ale mașinilor-unelte pentru a descrie mișcările atât ale sculei, cât și ale piesei de prelucrat prezentate în Fig. 1. Sistemul a fost stabilit în scopul programării mașinilor-unelte cu control numeric. Cu toate acestea, poate fi adoptat și pentru a descrie mașina generală (Boothroyd 1975).
The International Organization of Standards (ISO 841 2001) has recommended a system of machine tool axes to describe the motions of both the tool and workpiece shown in Fig. 1. The system was established for the purposes of programming numerically controlled machine tools. However, it can also be adopted to describe general machine (Boothroyd 1975).

Cele trei axe de coordonate X, Y și Z se referă la posibilele mișcări liniare ale sculei, iar mișcările A, B și C se referă la posibilele mișcări de rotație ale sculei în jurul acelor axe, respectiv. Axa Z este dispusă paralel cu axa axului mașinii, care asigură în mod normal mișcarea primară. Dacă mașina nu are ax, axa Z este dispusă perpendicular pe masa de lucru. Mișcarea în axa Z pozitivă crește distanța dintre piesa de prelucrat și suportul sculei. Axa X este paralelă cu masa de lucru și, acolo unde este posibil, ar trebui să fie orizontală. Pentru mașinile-unelte cu piese rotative, mișcarea X este radială, unde axa X pozitivă este definită ca mișcarea sculei atunci când se deplasează mai departe de axa de rotație a piesei de prelucrat. La mașinile-unelte cu scule rotative, dacă axa Z este orizontală, axa X pozitivă este la dreapta când este privită de la axul principal spre piesa de prelucrat; dacă axa Z este verticală, axa X pozitivă este la dreapta când este privită de la axul principal spre coloana mașinii. Mișcarea Y pozitivă este selectată pentru a completa sistemul de coordonate din dreapta.
The three coordinate axes X, Y, and Z refer to possible linear motions of the tool, and motions A, B, and C refer to possible rotary motions of the tool about those axes, respectively. The Z axis is arranged parallel to the axis of the spindle of the machine, which normally provides the primary motion. If the machine has no spindle, the Z axis is arranged perpendicular to the worktable. Motion in the positive Z axis increases the distance between the workpiece and tool holder. The X axis is parallel to the worktable and, wherever possible, should be horizontal. For machine tools with rotating workpieces, the X motion is radial, where positive X axis is defined as the tool motion when it moves further off the axis of rotation of the workpiece. On machine tools with rotating tools, if the Z axis is horizontal, the positive X axis is to the right when viewed from the main spindle toward the workpiece; if the Z axis is vertical, the positive X axis is to the right when viewed from the main spindle toward the machine column. The positive Y motion is selected to complete the right-hand coordinate system.

Pentru mișcarea piesei de prelucrat, se utilizează un set similar de axe. Cu toate acestea, litera corespunzătoare este pregătită pentru diferențiere, iar semnul este inversat, astfel încât ambele seturi de axe utilizează aceeași convenție de semn pentru a reprezenta aceeași mișcare relativă. De exemplu, o sculă care se apropie de o piesă de prelucrat poate fi reprezentată fie de mișcarea sculei în direcția X pozitivă, fie a piesei de prelucrat în direcția X pozitivă. Este important de reținut că sistemul de coordonate X'Y'Z' nu urmează regula mâinii drepte.
For the motion of the workpiece, a similar set of axes are employed. However, the corresponding letter is primed for differentiation, and the sign is reversed so that both sets of axes use the same sign convention to represent the same relative motion. For example, a tool approaching a workpiece can be represented by the motion of either the tool in the positive X direction or the workpiece in positive X’ direction. It is important to note that the X’Y’Z’ coordinate system does not follow the right-hand rule.

Secțiunea „Operațiuni cu mașini-unelte” descrie câteva mașini-unelte obișnuite împreună cu operațiunile, care sunt grupate în trei în funcție de uneltele de tăiere utilizate. Aceste categorii se bazează pe utilizarea sculelor de tăiere cu un singur punct, a sculelor de tăiere în mai multe puncte și a roților abrazive. Procesele de prelucrare bazate pe mișcările relative ale mașinilor-unelte sunt ilustrate în mod corespunzător. Pe lângă mașinile-unelte dedicate, această secțiune descrie și centrele de prelucrare, care au flexibilități pentru a efectua diverse operații de prelucrare cu diferite scule de tăiere pe mai mult de o piesă de prelucrat. Componentele cheie ale acestor mașini-unelte pe baza funcțiilor lor sunt grupate în structuri de susținere, drivere și comenzi. Driverele și comenzile vor fi elaborate în secțiunea „Structuri de mașini-unelte. ” Secțiunea „Mașini-unelte netradiționale” evidențiază câteva mașini-unelte emergente utilizate în industrii. În final, vor fi prezentate concluzii.

Section “Machine Tool Operations” describes some common machine tools along with the operations, which are grouped in three based on the employed cutting tools. These categories are based on the use of single-point cutting tools, multipoint cutting tools, and abrasive wheels. The machining processes based on the relative motions of the machine tools are correspondingly illustrated. Besides dedicated machine tools, this section also describes machining centers, which have flexibilities to perform various machining operations with different cutting tools on more than one workpiece. Key components of these machine tools based on their functions are grouped into the supporting structures, drivers, and controls. Drivers and controls will be elaborated in section “Machine Tool Structures.” Section “Nontraditional Machine Tools” highlights several emerging machine tools used in industries. Finally, concluding remarks will be presented.