淺談金屬切削機床的起源及我國機床的發展過程

張良嘯　苗琪　董加明

摘 要：十八世紀英國興起的工業革命，加速了早期各種金屬切削機床的發明與機械技術的發展，英國早期的機械師為此也立下了汗馬功勞，為后人研究高精度數控機床和多功能型加工中心奠定了基礎。但是中國機床產業并不是與其一同起步。而且在中國機床產業發展的過程中，其技術一直與世界先進水平保持著差距。下面就金屬切削機床的起源及我國機床的發展過程進行簡單討論分析。

關鍵詞：金屬切削機床；中國；發展過程

1.現代機床的起源和早期發展

機床的歷史要追溯到50000年以前的石器時代，人們用木材，骨頭作為手工工具。在公元前4500—前4000年的青銅時代，人們開始學會冶煉礦石，從而用青銅制品取代自然的原始工具。在公元前1000年前后，人類進入鐵器時代，在當時人們主要的日用品依然是工匠們用手工制造出來的。十八世紀六十年代，英國興起了第一次工業革命，英國涌現了一大批優秀的機械技師與機床設計者。伴隨著新機床的發明與應用也推動了英國的工業革命的進程與歐洲工業化的發展。

英國早期著名的安全鎖制造業者約瑟夫·布拉馬（Joseph Bramah），為了提高他的制鎖工廠加工小型零件的效率與精度，布拉馬廣泛應用機床。也為弟子亨利·莫茲利（Henry Maudslay）改進機床提供了先天條件。亨利·莫茲利被稱為“車床之父”，因為他在原有機床的基礎上增添了進給箱，并在十八世紀末成功地改進了能準確切削螺紋的車床，這標志著一個新的全金屬切削機床的時代即將到來。在當時還有許多機械技師為機床的發展做了貢獻，例如：莫茲利的弟子理查德·羅伯茨（Richard Roberts）不斷改進之前的機床：將刨床配備了手動的進給箱，將莫茲利的車床進一步完善，從而完全確定了早期車床的雛形，為后來的現代車床打下了良好的基石。詹姆斯·納思密斯（James Nasmyth）還在十九世紀六七十年代制造出了銼床，后人也因此發明了銼刀快速回轉裝置。不能不提的是，約瑟夫·惠特沃斯（Joseph Whitworth）建議統一螺紋標準，直到現在螺紋標準一直被國際所通用。到十九世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成。

2.我國機床的發展過程

我國的機床工業的發展相對于歐洲的具有豐富歷史的機床產業相比，則遜色不少，因為在第一次工業革命期間，商品經濟非常發達的中國還并沒有意識到制造工業對于大國的重要性，沒有積極吸取國外的優秀機械產品經驗，而是依然自負的“閉關鎖國”。在長期的封建統治和19世紀中葉以后的帝國瘋狂的侵略之后，我國傳統的工農業早已被西方的先進工業大國拉開了差距，但是機床制造業差距相對于此只是冰山一角。我國的機床產業正式的發展便是在新中國成立之后，國家十分注重機床產業的發展，政府積極改建機床廠，國家一批早期的科學家刻苦研究機床，將機床的性能不斷提高，并把中國機床與世界先進水平的距離拉近。截止至20世紀末，全球的機床產值達到50億美元左右，當時日本是機床第一生產國，總額的22%，其它依次為德國21%，美國13%，意大利11%，瑞士6%，中國臺灣7%，中國3%，西班牙2.8%，英國2.7%。又根據《機床快報》資料顯示：美國：普通車床只占9%，自動化機床占20%，數控占5.5%，精加工磨床占22%；而我國：普通車床占43.2%，自動化機床4%，數控占0.24%，精加工磨床占10%。從以上數據看出，當時中國的機床產業已初見起色，但是想追上世界先進國家，依然要有很長的路要走。因為當時中國的機床絕大多數都是生產于20世紀七、八十年代的傳統控制的通用機床。國內的一些數控機床主要有技術引進和仿制產品兩個方面。技術引進產品是指那些多數采用了國外的數控系統及其他的重要零部件；仿制機床是指機械原理結構與國外機床的相似而只是在局部功能與外形尺寸上有一些變動的機床。而此時的美國，已經將成熟的高速、高效、高精度的機床技術應用于航天、航海、建筑、電子電氣等諸多領域中。經過近十幾年的發展，中國政府已將金屬切削機床行業提高到了戰略性位置，把發展大型、精密、高速數控設備和功能部件列為國家重要的振興目標之一，這也將大大促進行業的快速發展。因此中國的制造工業實力大為增強，成為世界上為數不多的制造大國。并且中國目前是世界第一大機床消費國，其中數控機床逐漸成為機床消費的主流。截止至2012年，中國的切削機床產值為98億歐元，占比為20.3%，僅次于位于第一的日本的124億歐元的產值和25.7%的占比。同時據中國國家統計局統計，2013年5月，中國金屬切削機床產量為6.8萬臺，環比增長4.6%。有關專家預計，2015年中國金屬切削機床行業工業總產值將超過2000億元，成為全球第一大金屬切削機床生產基地。

3.我國機床技術的發展趨勢

當代中國的機床技術仍然有很大的上升空間，我們若想要追趕上國際的先進水平，必須提高機床的如下幾個方面的性能。

首先是金屬切屑機床的轉速、效率、精度。畢竟所有機器的發明的最初目的就是為了使人們工作時更加方便、省力從而提高工作效率。所以說效率對于機器是一個永恒不變的話題。當然“工作母機”也不例外。正因為機床是制造機器的機器，為了使機床制造出來的機械零件達到加工精度要求，所以其精度也是限制自身發展的一個障礙。精度越高，控制機床的參數也越來越多，要求人們考慮的問題也就越多。其次，多軸聯動機床也是未來機床發展的一個主要方向，因為該類機床的加工精度高，加工效率很高（五軸聯動數控機床其加工效率相當于兩臺三軸機床），而且加工范圍較廣，主要用于加工復雜曲面，這對于一個國家的精密器械、高精醫療、航空、航天、軍事等國防工業有著舉足輕重的作用。同時對于現在的自然環境，有一個不得不提的問題，那就是環保問題。機床行業以后也要注意發展節能和環保技術。如何能減少機床潤滑油的使用量實現“干切削”、怎樣減少切屑粉末在空氣中的排放等實際問題均是未來機床技術發展的主要問題。

4.結束語

截止到現在，我國的機床技術已取得了很大的成就，但并不是代表我們已經位列世界前列，我們應該清楚的認識到我們國家現在是一個“制造大國”，并非是一個“制造強國”，我們和世界先進水平還有很大的差距。我國機床產業的發展還應該繼續探索和創新，提高機床技術水平，使中國成為一個真正的“制造強國”。