浅谈金属切削机床的起源及我国机床的发展过程

张良啸　苗琪　董加明

摘 要：十八世纪英国兴起的工业革命，加速了早期各种金属切削机床的发明与机械技术的发展，英国早期的机械师为此也立下了汗马功劳，为后人研究高精度数控机床和多功能型加工中心奠定了基础。但是中国机床产业并不是与其一同起步。而且在中国机床产业发展的过程中，其技术一直与世界先进水平保持着差距。下面就金属切削机床的起源及我国机床的发展过程进行简单讨论分析。

关键词：金属切削机床；中国；发展过程

1.现代机床的起源和早期发展

机床的历史要追溯到50000年以前的石器时代，人们用木材，骨头作为手工工具。在公元前4500—前4000年的青铜时代，人们开始学会冶炼矿石，从而用青铜制品取代自然的原始工具。在公元前1000年前后，人类进入铁器时代，在当时人们主要的日用品依然是工匠们用手工制造出来的。十八世纪六十年代，英国兴起了第一次工业革命，英国涌现了一大批优秀的机械技师与机床设计者。伴随着新机床的发明与应用也推动了英国的工业革命的进程与欧洲工业化的发展。

英国早期著名的安全锁制造业者约瑟夫·布拉马（Joseph Bramah），为了提高他的制锁工厂加工小型零件的效率与精度，布拉马广泛应用机床。也为弟子亨利·莫兹利（Henry Maudslay）改进机床提供了先天条件。亨利·莫兹利被称为“车床之父”，因为他在原有机床的基础上增添了进给箱，并在十八世纪末成功地改进了能准确切削螺纹的车床，这标志着一个新的全金属切削机床的时代即将到来。在当时还有许多机械技师为机床的发展做了贡献，例如：莫兹利的弟子理查德·罗伯茨（Richard Roberts）不断改进之前的机床：将刨床配备了手动的进给箱，将莫兹利的车床进一步完善，从而完全确定了早期车床的雏形，为后来的现代车床打下了良好的基石。詹姆斯·纳思密斯（James Nasmyth）还在十九世纪六七十年代制造出了锉床，后人也因此发明了锉刀快速回转装置。不能不提的是，约瑟夫·惠特沃斯（Joseph Whitworth）建议统一螺纹标准，直到现在螺纹标准一直被国际所通用。到十九世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。

2.我国机床的发展过程

我国的机床工业的发展相对于欧洲的具有丰富历史的机床产业相比，则逊色不少，因为在第一次工业革命期间，商品经济非常发达的中国还并没有意识到制造工业对于大国的重要性，没有积极吸取国外的优秀机械产品经验，而是依然自负的“闭关锁国”。在长期的封建统治和19世纪中叶以后的帝国疯狂的侵略之后，我国传统的工农业早已被西方的先进工业大国拉开了差距，但是机床制造业差距相对于此只是冰山一角。我国的机床产业正式的发展便是在新中国成立之后，国家十分注重机床产业的发展，政府积极改建机床厂，国家一批早期的科学家刻苦研究机床，将机床的性能不断提高，并把中国机床与世界先进水平的距离拉近。截止至20世纪末，全球的机床产值达到50亿美元左右，当时日本是机床第一生产国，总额的22%，其它依次为德国21%，美国13%，意大利11%，瑞士6%，中国台湾7%，中国3%，西班牙2.8%，英国2.7%。又根据《机床快报》资料显示：美国：普通车床只占9%，自动化机床占20%，数控占5.5%，精加工磨床占22%；而我国：普通车床占43.2%，自动化机床4%，数控占0.24%，精加工磨床占10%。从以上数据看出，当时中国的机床产业已初见起色，但是想追上世界先进国家，依然要有很长的路要走。因为当时中国的机床绝大多数都是生产于20世纪七、八十年代的传统控制的通用机床。国内的一些数控机床主要有技术引进和仿制产品两个方面。技术引进产品是指那些多数采用了国外的数控系统及其他的重要零部件；仿制机床是指机械原理结构与国外机床的相似而只是在局部功能与外形尺寸上有一些变动的机床。而此时的美国，已经将成熟的高速、高效、高精度的机床技术应用于航天、航海、建筑、电子电气等诸多领域中。经过近十几年的发展，中国政府已将金属切削机床行业提高到了战略性位置，把发展大型、精密、高速数控设备和功能部件列为国家重要的振兴目标之一，这也将大大促进行业的快速发展。因此中国的制造工业实力大为增强，成为世界上为数不多的制造大国。并且中国目前是世界第一大机床消费国，其中数控机床逐渐成为机床消费的主流。截止至2012年，中国的切削机床产值为98亿欧元，占比为20.3%，仅次于位于第一的日本的124亿欧元的产值和25.7%的占比。同时据中国国家统计局统计，2013年5月，中国金属切削机床产量为6.8万台，环比增长4.6%。有关专家预计，2015年中国金属切削机床行业工业总产值将超过2000亿元，成为全球第一大金属切削机床生产基地。

3.我国机床技术的发展趨势

当代中国的机床技术仍然有很大的上升空间，我们若想要追赶上国际的先进水平，必须提高机床的如下几个方面的性能。

首先是金属切屑机床的转速、效率、精度。毕竟所有机器的发明的最初目的就是为了使人们工作时更加方便、省力从而提高工作效率。所以说效率对于机器是一个永恒不变的话题。当然“工作母机”也不例外。正因为机床是制造机器的机器，为了使机床制造出来的机械零件达到加工精度要求，所以其精度也是限制自身发展的一个障碍。精度越高，控制机床的参数也越来越多，要求人们考虑的问题也就越多。其次，多轴联动机床也是未来机床发展的一个主要方向，因为该类机床的加工精度高，加工效率很高（五轴联动数控机床其加工效率相当于两台三轴机床），而且加工范围较广，主要用于加工复杂曲面，这对于一个国家的精密器械、高精医疗、航空、航天、军事等国防工业有着举足轻重的作用。同时对于现在的自然环境，有一个不得不提的问题，那就是环保问题。机床行业以后也要注意发展节能和环保技术。如何能减少机床润滑油的使用量实现“干切削”、怎样减少切屑粉末在空气中的排放等实际问题均是未来机床技术发展的主要问题。

4.结束语

截止到现在，我国的机床技术已取得了很大的成就，但并不是代表我们已经位列世界前列，我们应该清楚的认识到我们国家现在是一个“制造大国”，并非是一个“制造强国”，我们和世界先进水平还有很大的差距。我国机床产业的发展还应该继续探索和创新，提高机床技术水平，使中国成为一个真正的“制造强国”。