張良嘯　苗琪　董加明

摘 要：十八世紀英國興起的工業(yè)革命，加速了早期各種金屬切削機床的發(fā)明與機械技術(shù)的發(fā)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(shù)控機床和多功能型加工中心奠定了基礎。但是中國機床產(chǎn)業(yè)并不是與其一同起步。而且在中國機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，其技術(shù)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(fā)展過程進行簡單討論分析。

關(guān)鍵詞：金屬切削機床；中國；發(fā)展過程

1.現(xiàn)代機床的起源和早期發(fā)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(yè)革命，英國涌現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的機械技師與機床設計者。伴隨著新機床的發(fā)明與應用也推動了英國的工業(yè)革命的進程與歐洲工業(yè)化的發(fā)展。

英國早期著名的安全鎖制造業(yè)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(fā)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(xiàn)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(fā)明了銼刀快速回轉(zhuǎn)裝置。不能不提的是，約瑟夫·惠特沃斯（Joseph Whitworth）建議統(tǒng)一螺紋標準，直到現(xiàn)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(fā)展過程

我國的機床工業(yè)的發(fā)展相對于歐洲的具有豐富歷史的機床產(chǎn)業(yè)相比，則遜色不少，因為在第一次工業(yè)革命期間，商品經(jīng)濟非常發(fā)達的中國還并沒有意識到制造工業(yè)對于大國的重要性，沒有積極吸取國外的優(yōu)秀機械產(chǎn)品經(jīng)驗，而是依然自負的“閉關(guān)鎖國”。在長期的封建統(tǒng)治和19世紀中葉以后的帝國瘋狂的侵略之后，我國傳統(tǒng)的工農(nóng)業(yè)早已被西方的先進工業(yè)大國拉開了差距，但是機床制造業(yè)差距相對于此只是冰山一角。我國的機床產(chǎn)業(yè)正式的發(fā)展便是在新中國成立之后，國家十分注重機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(chǎn)值達到50億美元左右，當時日本是機床第一生產(chǎn)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(jù)《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(shù)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(shù)控占0.24%，精加工磨床占10%。從以上數(shù)據(jù)看出，當時中國的機床產(chǎn)業(yè)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(shù)都是生產(chǎn)于20世紀七、八十年代的傳統(tǒng)控制的通用機床。國內(nèi)的一些數(shù)控機床主要有技術(shù)引進和仿制產(chǎn)品兩個方面。技術(shù)引進產(chǎn)品是指那些多數(shù)采用了國外的數(shù)控系統(tǒng)及其他的重要零部件；仿制機床是指機械原理結(jié)構(gòu)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(jīng)將成熟的高速、高效、高精度的機床技術(shù)應用于航天、航海、建筑、電子電氣等諸多領域中。經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，中國政府已將金屬切削機床行業(yè)提高到了戰(zhàn)略性位置，把發(fā)展大型、精密、高速數(shù)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(yè)的快速發(fā)展。因此中國的制造工業(yè)實力大為增強，成為世界上為數(shù)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)值和25.7%的占比。同時據(jù)中國國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2013年5月，中國金屬切削機床產(chǎn)量為6.8萬臺，環(huán)比增長4.6%。有關(guān)專家預計，2015年中國金屬切削機床行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值將超過2000億元，成為全球第一大金屬切削機床生產(chǎn)基地。

3.我國機床技術(shù)的發(fā)展趨勢

當代中國的機床技術(shù)仍然有很大的上升空間，我們?nèi)粝胍汾s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(zhuǎn)速、效率、精度。畢竟所有機器的發(fā)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(fā)展的一個障礙。精度越高，控制機床的參數(shù)也越來越多，要求人們考慮的問題也就越多。其次，多軸聯(lián)動機床也是未來機床發(fā)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(lián)動數(shù)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(yī)療、航空、航天、軍事等國防工業(yè)有著舉足輕重的作用。同時對于現(xiàn)在的自然環(huán)境，有一個不得不提的問題，那就是環(huán)保問題。機床行業(yè)以后也要注意發(fā)展節(jié)能和環(huán)保技術(shù)。如何能減少機床潤滑油的使用量實現(xiàn)“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(shù)發(fā)展的主要問題。

4.結(jié)束語

截止到現(xiàn)在，我國的機床技術(shù)已取得了很大的成就，但并不是代表我們已經(jīng)位列世界前列，我們應該清楚的認識到我們國家現(xiàn)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展還應該繼續(xù)探索和創(chuàng)新，提高機床技術(shù)水平，使中國成為一個真正的“制造強國”。