机械之母——机床概述

什么是机床?

事实上，如果我们要追溯机床的发展历史，我们可能要追溯到几千年前，因为在一个广义的定义下，所有不需要人力驱动的、用于加工的工具都可以称为机床。但现在我们介绍的“机床”特指用于制造业的动力驱动的固定机械装置，它可以用来将金属或其他材料加工成零件。工业过程中的机床主要包括金属切削和金属成形，不同类型的机床根据不同的刀具和运动方式可以完成不同的指令。金属切削的功能是去除金属工件材料，包括车床、钻床、铣床和非传统加工工具。金属成形是将金属成形成一定形状，如压力机、液压机等。

除了工业革命带来的工业需求，机床的发展也在最近的信息革命浪潮中掀起了另一波高潮。事实上，机床的数字化很早就开始了。在计算机刚刚诞生的50年代，第一台数控机床就诞生了，在当时可以说是非常先进的产品。所谓数控机床(NC机床)就是在机床工作台上配备具有管理功能的NC数控系统。通过输入相关数值，经计算机操作后发出命令，让机床进行刀具移动、换刀、主轴操作等。但遗憾的是，在计算机应用于机床之后，大部分对机床的研究和开发都是针对机床本身的机械装置和控制性能，很少通过改进软件技术来提升机床的价值。

20世纪90年代，为了应对越来越复杂的工业工艺，机床结构日趋复杂，五轴机床和复合机床相继出现。一台配备多种功能的机床虽然非常方便，但对用户来说却不是很友好。直到那时，机床制造商才意识到软件辅助的重要性，因此他们将注意力转移到如何使用软件更好地帮助用户。操作并发挥机床的最佳性能。到目前为止，大多数机床都配备了诊断监测和安全保护等功能。如今，在智能化的趋势下，他们又开始了一波动荡的转型。它正朝着网络结合、虚实结合的方向发展。

机床产业链

世界前三大机床生产国是中国大陆、日本和德国。纵观全球趋势，我们可以发现，机床的生产基地已经逐渐从欧洲转移到亚洲，特别是中国大陆，因为其巨大的内需市场，近年来突飞猛进。

机床的上游产业包括滚珠丝杠和直线滑块等零件的生产。由于机床的工艺复杂，需要的零件数量多，所以大多数都是由不同的零件制造商铸造，然后将零件交给加工厂进行加工。加工方式有很多，如车削、铣削、磨削、电火花加工、齿轮加工、激光加工等。然后将加工后的部件交给机床制造商进行设计、集成和组装，并在完成后进行质量控制测试和销售。

机床可用于不同领域的机械制造，如航空航天、国防、汽车、生物医药、电子等行业。接下来，以汽车工业为例，说明机床对汽车工业的贡献。

汽车工业中的机床

世界上60% ~ 70%的机床用于汽车工业。无论是汽车装配还是汽车零部件，对先进的机床及其组成的生产线的需求都非常大。机床的购置通常占固定资产总投资的2/3，因此直接影响到汽车的制造成本。

在汽车的装配过程中，首先用冲压机将钢板压入汽车的外壳，这涉及到汽车的表面和直线设计，以及模具的冲压设计，然后经过焊接、车门和车盖安装等步骤，然后组装发动机、传动和防震系统，最后是内部装饰、液压系统、燃油系统和车轮。

上述的零件、模具、系统等都是由前段的机床加工完成的，后段的装配过程也有机床的参与，可以说是一个非常重要的应用。此外，机床对生产过程也起到了促进作用，如“铝轮辋自动化系统”。采用自动化生产线，每4分钟即可完成内、外圈的高效生产。铁轮辋升级为铝合金轮辋，目前普遍使用。

机床的未来发展

为了满足需求行业对更好质量工艺的要求，全球机床制造商的发展趋势主要有两个主轴:一是提供高性价比的高品质产品，二是定制化的系统集成和服务。

1. 性价比高的综合机床

在机床本身的硬件升级方面，机械臂与机床的结合以及自动化过程可以大大降低人员成本，并逐渐成为各机床制造商的主要产品。一台机床可以执行不同种类的加工操作。这种“多任务型”复合机床已逐渐成为满足灵活的市场需求和小而多样的生产需要的必备机床。此外，也有一些制造商朝着复合材料加工机床的发展，以满足未来材料替代的趋势，特别是航空航天领域飞机的轻量化改造。在技术演进和工业需求下，机床已从过去单一的专业功能向更加复杂的多任务集成转变。

2. 定制化的系统集成和服务

机床的发展也搭上了智能制造、智能自动化的顺风车，正朝着软硬件结合的方向发展。配备具有高技术价值的控制器，除了提高加工精度，收集数据和分析产品使用情况，实现各种辅助处理和管理功能外，还可以通过网络诊断进行远程维护。为客户定制定制系统服务，帮助客户实现更高的生产效率。

未来，机床可以处理更精细的加工，应对各种灵活多样的加工方式，并朝着智能化和低消耗的方向前进，继续在机械工业中发挥关键作用。