导语：我国绝大部分所谓“造不出来”的机床，其实都不是线日，我国世界机床展CIMT隆重开幕了。如此热烈的盛会，满心期望我国机床笔挺腰杆的许多灼念又回响心头。

  现场转了一圈，感受良深。咱们的慨叹都是根底理论缺少深耕，共性技能缺少举动。可是，堂堂机床大国，关于“什么是一个好机床”这样的问题，各家却并无结论。

  关于我国机床而言，假如连精度、精度坚持性、一致性和可靠性等这些最底子的概念都没有构成一致，怎么能够搞好搞强机床。起点的桩子假如打歪了，后边再多钱搭出来的梁，也很难走正。

  界说一台机床的好坏，我国的鉴定规范里有一个“均匀无毛病时刻MTBF”概念。奇怪的是，在德国和意大利的机床设备中，研制人员并没有这种目标。当我国机床界跟德国、意大利等机床厂家沟通这个概念时，欧洲人往往一脸的困惑。

  机床均匀无毛病时刻MTBF，最早是来自日本。这是一个从“全面质量管理”视点而提出来的概念，后来也成为世界规范的一种。我国大概是2000年前后，也渐渐接受了这个概念，并且将这个目标作为机床查核的重要依据。

  日本机床的开展，本身是通过实验加上理论剖析。它跟用户有着十分严密的联络。能够说，它是靠着一线反响回来的数据，重复迭代然后完善起来的系统。而关于质量系统，日本天然更是有一套老练的做法。

  而德国的机床开展，则跟日本完全不相同。德国的工业界和学术界都是直接打通，大学教授一般都是在企业呆过一段时刻，对机床的运用情况天生就十分了解。

  而德国亚琛工业大学和斯图加特大学，是德国机床工业的摇篮，简直便是一个机床工厂与实验的联动中心。它从根底理论动身，再加上很了解运用场合，所以就简略规划出高精度、高可靠性的机床。

  如此看来，机床的开展途径对一个国家的机床工业系统的构成，有着十分大的影响。要了解当下机床的短板，看看前史走过的途径，许多病灶就会清清楚楚。

  我国大陆机床的水平，现在是远远落后于日本和德国，也在韩国和我国台湾地区的机床之后。

  上世纪八九十年代，计算机操控系统CNC开端在机床范畴逐步浸透，日本便是在这个时分异军突起。实践上最早的操控系统是在麻省理工学院创造的，而榜首代计算机操控机床系统，也是在美国机床厂Bendix诞生。可是，美国机床厂全体都沉醉在传统机械操控的大好河山之中。

  日本则完全不同，彼时日本制作正在自傲满满地全线复兴。政府大力开展机床，推广规范化并且坚决鼓舞数控机床。

  在1970年的时分，就拟定了未来五年数控机床份额占比一半的大志。收购数控机床的用户，也会得到补助。并且，它只扶持一家来自富士通自动化分离出来的公司，让全部企业都运用该公司的数控系统。

  日本在本乡掀起了数控机床热潮，正好也赶上日本轿车大开展的时分。因而，在日本商场得到历练的机床厂商，在美国商场也完全击退了涣散凋谢的美国机床厂商。

  这些厂商往往各自为营，而数控系统厂商如通用电气、罗克韦尔则热衷于专用操控系统。底子无法应对灵敏好用、低本钱的日本机床。

  在1980年初期，美国机床产值仍是全球最大，占比超越20%。其时全球TOP10全部都是美国机床。但是只过了10年，美国机床就敏捷式微，产值只占全球份额的7%，并且开端许多进口日本和德国机床。

  就在这次机床数控系统转型的大浪潮中，我国机床依然停留在前苏联机床的机械操控年代。苏联的做法是以单轴为主，几个单轴做线性叠加，很适宜简略运动的场景。

  即便是曲线轨道，也选用仿形原理。这就像是用一个圆度板画半圆，刀具就像笔尖相同贴着既定的模板往前行走。而此刻，精度要求较低，速度也并不高，对机床的动态特性要求不高。

  但进入数控系统年代，就完全进入了多轴同步插补的年代。需求对刀具的行程做愈加详尽的运动分化。它选用了振型规划的原理，动态照应特性要求很高。不然无法确保多轴的同步。

  很长时刻，我国机床界一向停留在机械操控年代，对动态特性知道缺乏。研制工程师们往往先规划好机械部分，然后再配上数控系统。

  这种将机械与操控系统彼此阻隔的理念，完全无视数控系统关于机床规划的影响，严重地损害了一台机床作为一个系统的完整性。

  能够说，当我国机床的腿现已跨进数控系统的年代大门，而大脑却还留在传统机床的空间里徜徉。我国在上个世纪九十年代，连一本像样的数控机床规划的教科书都没有，全部教科书的内容都是苏联机械传动年代的机床。

  一代人就在这样的机床理念下生长。而此刻，打败了美国机床的日本、德国同行们，则早已进入加快奔驰的阶段。到了2012年前后，德国拟定了动态特性的世界规范。但是，在国内很少有组织能够有才干对此进行研讨。

  逆向工程给我国制作的带来后果影响正在逐步闪现。逆向工程便是依照什物测绘，然后照本宣科进行拷贝。这种办法，很简略导致知其然但不知其所以然。

  关于简略机床还能够轻松打破，但关于高顶级机床则很难见效。以质量著称的瑞士机床的组织部件，有时分薄，有时分厚。肋条厚薄散布不均，这是有意为之仍是偶尔偶然。

  从逆向工程的视点看，很难搞得清楚。假如对这样的原理搞不清楚，就会导致“什么是一个好机床”成为一种形而上学。

  我国机床的研制，由于规划理念跟不上，关于许多参数的规划底子就无法考虑周全。对机床床身强度进行规划的时分，往往都是经验值直接预算，这种规划构成的机床精度不行往往是丧命性的。

  德国的机床选用了“轻质高刚”的战略，便是质量要轻，刚度要高。为什么是这种设定？由于每一个零件都有固有频率。

  当机床开端高速作业构成振荡的时分，它有必要小心肠避开这些零部件的频率，防止构成共振。正如大部队过桥不能选用齐步走相同，这样才干防止引起大桥的共振。很好，这听上去像是一个轻量化的出题。

  所以，有些机床厂就想将床身轻量化。但在德国机床界看上去这毫无必要，由于只要运动的零部件，才需求轻浮以避开振荡频率。关于固定件而言，并不需求轻量化。

  这便是关于动态刚性的要求。假如不能了解这一点，那么在规划机床的时分，就会仅仅依据静态刚性的要求去规划，这些都是丧命的危险。它确保了一台机床的精度，假如有的话，也不会坚持好久。

  在出产进程中，由于操作规范的不同，很难确保每一台产品的一致性。不同的技工装置，会构成不同的产品功能。

  高端的机床数量，往往都并不高。职业里有这样的观点，“装置100台机床都是相同的好，这是很难做到的；但要装置100台机床都是相同的坏，那也是万万做不到的”。这个苦涩的笑话，其实正是我国制作的质量通病：“制作不一致性”。

  这是一个质量问题，它在制作进程呈现了误差，也便是质量大师戴明在七十年前辅导日本的时分所提出来的“变异”。

  但是，这种由于制作进程构成的质量变异，跟它在前端的规划理念构成的缺点完全不同类。但当底子概念不明确的时分，两者构成的失误就混在一同了。

  豆腐掉到锅灰里，吹掸不得，豆腐本身的杂质也就无从考量了。这些不同原因叠加的效果，导致了机床在用户端构成毛病的原因往往无法解释清楚。而用户，只能称其为“可靠性缺乏”而敬而远之，远离这些简略患病的机床。

  质量是一致性的制作，是变异问题；而可靠性首先是系统性的规划，是认知问题。但在实践进程中，却没有人能区别出究竟是什么原因。

  一把最小单位是厘米的尺子，是无法丈量出毫米空间的多样性。不能辨认本相，就无法处理窘境。

  机床被称之为“作业母机”，这显示了它的重要方位，它是全部机器的来历。但是这个称号依然不精确。

  假如能够细分，还能够进一步区别为“工业母机”和“作业母机”。工业母机是最常见的机床，各种加工中心、车床、铣床都能够归于这类。

  这类机器并非我国的技能软肋，但我国机床也没有做好。这类机床，最需求做好的便是质量规范。在这个层面，我国大陆机床厂家面临的对手，正是韩国和我国台湾机床。

  富士康有上万台高速钻攻机，用于加工苹果手机各种资料的外表，底子都是我国制作。最早创造这种机床的日本发那科，也并没有占有太大的优势。当然，高速加工的坚持性，相同也是十分重要。

  瑞士肖柏林的车床，一刀下去，金属切削量很大，能到达我国相同车床的三倍。除了这种高功率，精度坚持很高，简直无需后边的精加工工序。这也是我国机床需求仔细揣摩的当地。

  还有一种是“出产机床的机床”，也便是更高精度的机床，这被称之为“作业母机”。它往往检测的是高精度，例如加工精度需求在微米级（千分之一毫米）。

  而工业母机加工精度往往只需求到达“道”或许“丝”的精度，这是百分之一毫米的精度。高精度机床本身的零部件，往往就需求“作业母机”来搞定。

  我国最需求攻关的，正是这类机床。这两年，我国本钱界关于我国机床有满足的好感。救赎心切之下，上一年两家基金选了50家上市公司，编制了一个“中证机床指数”。两个机床基金产品都取得同意。其间权重最大的便是大族激光。

  这真的是一个天大的打趣。大族激光当然也有机床部分，例如加工电路板的高速钻攻机。但其实许多这类机床，并不需求太多的技能攻关。这个职业更需求处理的是功率更大的激光器、光学振镜等问题。

  大族激光对标的是德国通快。通快当然有机床激光切开部分，但它真实凶猛的是极紫激光源。

  它是仅有能够为光刻机巨子阿斯麦供给大功率二氧化碳激光器的厂家。现在用大族激光挂帅的“机床指数”，来反响我国机床攻关的睛雨表，真的是文不对题。

  对功率型的机床如铣床，它要求的是速度。关于机床的静刚性和动刚性要求很高。它关于精度要求往往并不高，在1%毫米左右就够用。

  这个时分，热应力的刚性问题就能够疏忽。但关于精度型的机床如磨床，它要求的是精度，如0.1%毫米等级。这种精度，热刚性就成为要害考虑的元素。

  二者的不同会带来何种效果？能够对两种机床进行比照。关于功率型的铣床而言，电主轴温升到达60-70摄氏度是十分正常的。

  但关于精度型的磨床而言，主轴速度绝不能超越20摄氏度，不然就会发生热传导效应，细小的热胀冷缩，就会对精度发生巨大的影响。因而磨床主轴电机的载荷，一般就只能运用一半功率。假如用满功率，会导致发热问题。

  关于精细型的磨床和功率型的铣床，就需求层层分化，然后分头去攻关。二者的差异性，比二者的相同点，更要明显得多。

  很显然，全部的机床都能够叫做“工业母机”，但不是全部的机床都能够叫做“作业母机”。

  当然，这二者的不同也没有那么重要。重要的是，我国机床大复兴之前，无妨先定神聚集：究竟是在做大机床工业，仍是在做强机床补齐短板，这两种是完全不同的思路。

  机床短板其实很简略找到，它总是坐在冷板凳的方位上。那些无人问津的概念，就像疲倦的花生米相同，嚼起来了无味道。但是这些毫无新意榨不出油来的概念，却正是界说“强壮机床”的起点。

  一台好机床，便是由底子概念所界说。智能制作、智能机床都跟机床攻坚之战毫无联系。没有好机床，啥智能都不管用。

  一台高端机床要做到精度的坚持性，本身的刚性十分重要，这关于机床床身的铸件要求十分高。而床身铸件刚性，往往取决于一种用来衡量原料抗拉或许抗压的“杨氏弹性模量”。

  这个老掉牙的命名，是200多年前一位英国医师提出的。他照应了更早100多年前的胡克规律，便是咱们了解的那个绷簧规律。好机床的奥妙，便是如此固执地依赖于那么多陈旧的科学规律之中。

  机床研制工程师需求有明晰的资料数据支撑，才干做好机床的规划，但国内的铸件资料并不供给这样的数据。

  实践上，国标也并无这样的要求。而那些世界机床厂商往往是阅历了多年的沉积，现已找出了企业内部规范来处理。

  国内的机床厂要得到这样的弹性模量就需求铸铁厂花费许多的金钱去做实验研讨。丈量资料的参数，需求进行各种测验。并且需求不断调整熔炼办法、浇铸温度、微量元素的份额。

  但是，真实想做好机床、有这种需求的厂家，却又少的不幸。这些有需求的机床厂家数量太少，底子无法支撑铸铁厂的研制本钱。

  这便是那个 “我国为什么无法制作圆珠笔芯”的经典之问。制作笔芯钢珠的资料，并没有什么特别难以霸占的当地，它便是费钱不巴结罢了。这种钢材用量真实太少，没有钢厂乐意做。

  全球的圆珠笔芯底子都是日本秋山和下村精工这两家，早已构成安稳的局势。它是通过商场查验的平衡。但太钢最终决议霸占难关，总算制作出钢珠资料。但国内圆珠笔厂商底子不乐意运用。

  原因有以下三点：榜首，要加工这种新钢材，需求调整精细机床的加工办法，不同资料会影响机床的运用办法。而那些贵重的机床往往来自瑞士米克朗，要在钢珠基座上加工出五个微槽，调试起来十分不简略。

  第二，笔芯钢珠要跟油墨合作。油墨又是日本或许德国进口的，二者适配起来，十分费事。

  第三点也是最要害的一点，钢材的配方需求依据圆珠笔厂的体会而不断进行调整。所以，太钢厂需求再来一锅。而关于钢铁厂，再来一锅这种小批量的出产是最不经济的办法。

  这种改进无休止，而产出又适当少的作业，只会越来越萎缩。最终整个工业，就会抛弃这种尽力。

  相同，铸铁厂“无法”供给至关重要的“杨氏弹性模量”参数，其实是根据相同的“规划不经济”的道理。

  我国制作有两个软肋，一个是“造不出来”，这是技能上的真卡脖子；还有一个是“用不起来”，这往往卡在非技能壁垒之上。

  圆珠笔芯钢和床身铸铁，都是这样的原因。进一步揣度，我国绝大部分所谓“造不出来”的机床，其实都不是真实的技能卡脖子。

  上海机床厂曾一向困惑于加工大型凸轮轴的时分，磨床的砂轮一向磨损得凶猛。一位德国机床专家被请到现场。这位德国博士一来便是树立模型，建立结构刚性方向；其次便是公式推导，列出一堆相关参数。

  这便是根底研讨的功底。2012年美国哈佛商学院教授从前出过一本工业反思的畅销书——《制作昌盛：美国为什么需求制作业复兴》。

  这本书谈到，工业公地的缺失是构成美国制作大面积溃败的原因。这种工业公地处理的正是单元块的根底共性问题，在传统机械操控的机床年代，我国也有机床的两大“工业公地”。

  在上个世纪九十年代初，北京有机床所能够处理结构问题；而广州机床所则首要处理液压与光滑密封问题。

  每个机床企业，都能够带着问题来，带着答案走。机床职业里面还有多家企业院所的联合规划。

  实践上便是会集咱们的才智，包含约请院校一同参与。但是这件作业在机械工业部1998年吊销之后，联合规划、工业公地都已逐步衰退。

  机床也阅历了大起大落的风云变幻，时刻像是清刷了曩昔全部的痕迹。那些从前卓有成效的法器，捡也捡不回来了。

  现在，每家机床企业都成了农田地里的自耕农，各顾各的生路。谁也没有才干从根底概念下手，处理底层根底研讨问题。

  即便如此，人们也很简略将求助的目光转向大学。但是，大学效果的转化往往差强人意。大学对机床的研讨为什么会简略呈现问题？

  大多数情况下，由于遭到课题赞助的要求，这些研讨者有必要要宣布论文。但是那些最根底的概念是很难宣布论文的。根底概念的研讨呈现“论文饱满”的现象。

  任何一个大学教授都会避开这些饱满区，而挑选更简略呈现效果的新概念地带。但是这些“论文饱满”地带，尽管很难宣布论文，但关于我国机床这样的追逐者而言，恰好是运用技能的瑰宝矿山。

  当时我国机床界大都参阅了德国标委会DIN规范，或许日本标委会JIS规范。但这些规范，都有不全项。

  依照这些规范是无法做出高精度、高质量的机床。国外机床大厂，都有自己的内部规范，这也是严厉对外封闭的。

  精度触及到根底概念如圆度、圆分度、直线度等，这从前是老牌坐标磨床美国摩尔公司所提出来的。至今依然底子管用。

  但国内也底子没有人用，由于怎么搞清楚这之间的联系并不简略，触及许多底层的根底研讨。

  想一想，现在机床现已高度商场化了，全体职业的协调性只会越来越弱，根底研讨的公共支撑才干早现已退化。我国机床的规范，也很难有满足的资金支撑跟从年代进行演化。

  所以，那些机械、电气、操控等最根底学科，不仅仅是没有熟练掌握，反而越来越陌生。

  但是，只要将根底概念与运用研讨、技能开发、运用办法，都贯穿在一条供应链之上，机床才真的能够攻破技能堡垒。

  这需求大学研讨、机床企业和运用机床的用户，这三者必定要三联动起来。没有这种联动的机床命运共同体，就无法真实完成工程化，机床就难以翻身。我国曩昔开展机床的科技战略，现在看上去并不成功。

  简略地说，底子都是各自为营，各舞大刀。周期太短、论文至上，处理了不少问题，但并没有真实打通立异的链条。

  这个问题现在还不能一口气地给出答案。但要找到这个问题的答案所需求的途径，看上去现已明晰可见。

  首先是机床规划理念。这一点决议了全部。这可能是我国机床厂全部总工都需求补的一课。咱们需求坐下来，平心静气地想一想，究竟是什么“界说了一台好机床”。

  静态刚性、动态刚性和热刚性，这三点是怎么充分地进行了考量。机床制作商，往往迷信数控系统的智能热补偿算法来处理热应力的问题，这其完成已是马后炮了。只要温度是线性改变的热应力，才干够补偿。

  而那些非线性的热应力，是无法补偿的。真实的规划高手，应该在一开端尽量去消除非线性的热应力——尽管这很难。

  只要剩余的热应力问题，才会留下数控系统去做动态补偿。一些民营企业的企业家兼技能狂人，在这些方面还真是下了功夫。

  第二是计量系统和检测手法。假如仅仅有了规范而无法检测，那无法完成到达适宜的精度。

  需求环绕现已建立了的机床规划理念，界说好规范。然后树立起一套完善的检测系统。机床的切削功能往往首要取决于动态特性，在德国，动态特性是机床规划的要点考虑要素。

  德国机床界一向得到各大高校、院所的支撑，德国斯图加特大学的机床所，从前对几十台机床进行测验，每台机床测点200多个，构成德国机床规划的内部攻略。这样系统化的作业在国内十分罕见。

  第三是点评系统。怎么对一个有界说有制品的机床，进行好坏的点评？即便界说、规范和检测效果都有了必定的答案，但在用户运用进程中，老是呈现毛病。这究竟算谁家的问题？

  我国有一家加工企业，给出了一个令人拍案的好办法：他们制作了一个S件。一台机床拿过来，假如能够将这个S件滑润地加工曩昔，那便是好机床。

  不然，什么规范也白费。仅有惋惜的是，这个S件也无法说清楚，为什么有的看上去是一个好机床，但便是加工不过关。这又回到了榜首个问题。

  提到时刻，假如能够客观地知道到这些攻关问题是必定需求很长周期的，那么咱们能够平心静气地列出一个“十年机床路线图”。用十年的时刻，完全处理机床的短板问题。少于这样的期限，往往就会急于求成地带有水分。

  曩昔我国机床攻关的办法，大都选用三年结题的办法，最多也便是五年。这些时刻真的是太短了。三个三年和一个九年，是完全不同的技能迫临范式。

  当然，上面的途径，漏掉了一个十分重要的问题：质量。机床在制作进程中的一致性是怎么确保的？怎么确保“一百台机床要么都做好，要么都做坏”。

  这个问题是最不应该拿出来答复的。这是质量管理的遍及性问题，底子就与机床攻坚无关。只要质量安稳了，才干真实从规划视点完全从根子上去处理问题。

  林雪萍:北京联讯动力咨询公司总经理，上海交大我国质量开展研讨院客座研讨员