但是，对于“什么是一个好机床”这样的问题，各家却并无定论。对于中国机床而言，如果连精度保持性、一致性和可靠性等这些最基本的概念都没有形成共识，这样能搞好机床吗？起点桩子打歪了，再多钱的投入也是打水漂。

NO.1 好机床是咋来的

定义一台机床的好坏，中国机床评定标准里有一个“平均无故障时间MTBF”概念，然而在与德国、意大利等欧美发达国家的机床设备研发人员沟通中，发现他们没有这种概念，对方往往一脸的茫然与困惑。

无故障时间MTBF，其实最早来自日本机床。这是一个从“全面质量管理”角度而提出来的概念，后来也成为国际标准的一种。中国是在2000年前后，将这个指标作为机床考核的重要依据。

日本机床的发展，本身是通过实验加上理论分析。它跟用户有着非常紧密的联系。可以说，它是靠着一线反馈回来的数据，反复迭代从而完善起来的体系。而对于质量体系，日本自然更是有一套成熟的做法。

而德国的机床发展则跟日本完全不一样。德国的产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间，对机床的使用情况天生就非常了解。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，简直就是一个机床工厂与实验的联动中心。它从基础理论出发，再加上很熟悉应用场合，于是就容易设计出高精度、高可靠性的机床。

如此看来，机床的发展路径对一个国家的机床工业体系的形成，有着非常大的影响。要了解机床的短板，看看历史走过的路径，所有的病灶就会清清楚楚。

NO.2 历史的裂痕

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

上世纪八九十年代，计算机控制系统CNC开始在机床领域逐渐渗透，日本就是在这个时候异军突起。实际上最早的控制系统是在麻省理工学院发明的，而第一代计算机控制机床系统，也是在美国机床厂Bendix诞生。但是，美国机床厂整体都沉醉在传统机械控制的大好河山之中。

日本则完全不同，彼时日本制造正在自信满满地全线复兴。政府大力发展机床，推行标准化并且坚决鼓励数控机床。在1970年的时候，就制定了未来五年数控机床比例占比一半的雄心。采购数控机床的用户，也会得到补贴。而且，它只扶持一家来自富士通自动化分离出来的公司，让所有企业都使用该公司的数控系统。日本在本土掀起了数控机床热潮，正好也赶上日本汽车大发展的时候。因此，在日本市场得到历练的机床厂商，在美国市场也彻底击溃了分散零落的美国机床厂商。这些厂商往往各自为政，而数控系统厂商如通用电气、罗克韦尔则热衷于专用控制系统。根本无法应对灵活好用、低成本的日本机床。在1980年初期，美国机床产量还是全球最大，占比超过20%。当时全球TOP10全部都是美国机床。然而只过了10年，美国机床就迅速衰落，产量只占全球比例的7%，而且开始大量进口日本和德国机床。

错过了数控系统，对用户需求响应不足是美国机床产业大败而退的重要原因。

很长时间，中国机床界一直停留在机械控制时代，对动态特性认识不足。研发工程师们往往先设计好机械部分，然后再配上数控系统。这种将机械与控制系统相互隔离的理念，完全无视数控系统对于机床设计的影响，严重地损害了一台机床作为一个系统的完整性。

可以说，当中国机床的腿已经迈进数控系统的时代大门，而大脑却还留在传统机床的空间里徘徊。中国在上个世纪九十年代，连一本像样的数控机床设计的教科书都没有，所有教科书的内容都是苏联机械传动时代的机床。一代人就在这样的机床理念下成长。而此时，打败了美国机床的日本、德国同行们，则早已进入加速奔跑的阶段。到了2012年前后，德国制定了动态特性的国际标准。然而，在国内很少有组织能够有能力对此进行研究。

中国机床设计师的大脑，一直没有进入指定阵地。

NO.3 中国机床与日本的差距

日本的机床在世界上可以排前三位，过去曾经获得美国的技术，欧洲的技术，现在完全成为日本自己的技术。甚至技术太高，美国不愿意让日本出机床等设备。

中国的机床工业飞速发展，特别是近数十年来，数控机床从组装、模仿、到自己的知识产权、自己的技术生产的普通数控机床，批量出口，当然不是尖端技术产品。尖端技术的机床特别是五轴联动、七轴联动的加工中心，早已挤上世界一流水平!日本人的数控机床是不错，但是很狡猾，本人的老师参观过一台日本东芝加工中心，该设备安装了GPS卫星定位系统，你加工什么零件的数据都被传送出去。机器移位系统自动失灵，完全由东芝公司控制。但金属切削加工的刀具中国是比较差的，如︰瑞典的山特维克、以色列的依斯卡是世界一流，日本三菱、东芝、日立总体不如瑞典、以色列。

中国的装备制造业蓬勃发展，不断的引进和消化日本德国高精密机床技术，取得了长足进步。民用行业的机床差距很小了，中国有的自动化程度或者更高，军用的还有不少的差距，超高精密机床西方日本都是禁止出口的，或者是限制使用。我们只能考积累经验慢慢的摸索，不断进步。第二是人，技能素质的差距，中国产品立足世界市场就是靠的性价比!同样的质量，中国的最便宜，只要他能做出来。过去我们总是想着怎么降低成本，提高产量，工业的发展偏于功利化。急于求成。没有企业和人才钻研高精度的生产加工。对比日德我们缺乏工匠精神。不是说我们技不如人，只是说我们的能人没有专注于这些。

NO.4 搞不清楚是设计问题，还是质量问题

逆向工程给中国制造的带来恶果影响正在逐渐显现。逆向工程就是按照实物测绘，然后照猫画虎进行仿制。这种方式，很容易导致知其然但不知其所以然。对于简单机床还可以轻松突破，但对于高尖端机床则很难奏效。以品质著称的瑞士机床的机构部件，有时候薄，有时候厚。肋条厚薄分布不均，这是有意为之还是偶然巧合。从逆向工程的角度看，很难搞得清楚。如果对这样的原理搞不清楚，就会导致“什么是一个好机床”成为一种玄学。

中国机床的研制，由于设计理念跟不上，对于很多参数的设计根本就无法考虑周全。对机床床身强度进行设计的时候，往往都是经验值直接估算，这种设计造成的机床精度不够往往是致命性的。

德国的机床采用了“轻质高刚”的策略，就是质量要轻，刚度要高。为什么是这种设定？因为每一个零件都有固有频率。当机床开始高速运转形成振动的时候，它必须小心地避开这些零部件的频率，以免形成共振。正如大部队过桥不能采用齐步走一样，这样才能避免引起大桥的共振。很好，这听上去像是一个轻量化的命题。于是，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，因为只有运动的零部件，才需要轻薄以避开振动频率。对于固定件而言，并不需要轻量化。

这就是对于动态刚性的要求。如果不能理解这一点，那么在设计机床的时候，就会只是根据静态刚性的要求去设计，这些都是致命的隐患。它保证了一台机床的精度，如果有的话，也不会保持很久。

然而雪上加霜的是，设计师留下的系统性漏洞，与另外一种缺陷进行了叠加。

在生产过程中，由于操作规范的不同，很难保证每一台产品的一致性。不同的技工安装，会形成不同的产品性能。高端的机床数量，往往都并不高。行业里有这样的看法，“安装100台机床都是一样的好，这是很难做到的；但要安装100台机床都是一样的坏，那也是万万做不到的”。这个苦涩的笑话，其实正是中国制造的质量通病：“制造不一致性”。

质量是一致性的制造，是变异问题；而可靠性首先是系统性的设计，是认知问题。但在实际过程中，却没有人能区分出到底是什么原因。一把最小单位是厘米的尺子，是无法测量出毫米空间的多样性。不能识别真相，就无法解决困境。

机床研发需要有清晰的材料数据支撑

一台高端机床要做到精度的保持性，自身的刚性非常重要，这对于机床床身的铸件要求非常高。而床身铸件刚性，往往取决于一种用来衡量材质抗拉或者抗压的“杨氏弹性模量”。这个老掉牙的命名，是200多年前一位英国医生提出的。他呼应了更早100多年前的胡克定律，就是我们熟悉的那个弹簧定律。好机床的奥秘，就是如此执拗地依赖于那么多古老的科学定律之中。

机床研发工程师需要有清晰的材料数据支撑，才能做好机床的设计，但国内的铸件材料并不提供这样的数据。实际上，国标也并无这样的要求。而那些国际机床厂商往往是经历了多年的沉淀，已经找出了企业内部标准来解决。

国内的机床厂要得到这样的弹性模量就需要铸铁厂花费大量的金钱去做试验研究。测量材料的参数，需要进行各种测试。而且需要不断调整熔炼方式、浇铸温度、微量元素的比例。然而，真正想做好机床、有这种需求的厂家，却又少的可怜。这些有需求的机床厂家数量太少，根本无法支撑铸铁厂的研发成本。

同样，铸铁厂“无法”提供至关重要的“杨氏弹性模量”参数，其实是基于同样的“规模不经济”的道理。

中国制造有两个软肋，一个是“造不出来”，这是技术上的真卡脖子；还有一个是“用不起来”，这往往卡在非技术壁垒之上。进一步推断，中国绝大部分所谓“造不出来”的机床，其实都不是真正的技术卡脖子。

NO.5 最后，什么是好机床

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要的路径，看上去已经清晰可见。

首先是机床设计理念。这一点决定了一切。这可能是中国机床厂所有总工都需要补的一课。大家需要坐下来，平心静气地想一想，到底是什么“定义了一台好机床”。静态刚性、动态刚性和热刚性，这三点是如何充分地进行了考量。机床制造商，往往迷信数控系统的智能热补偿算法来解决热应力的问题，这其实已经是马后炮了。只有温度是线性变化的热应力，才可以补偿。而那些非线性的热应力，是无法补偿的。真正的设计高手，应该在一开始尽量去消除非线性的热应力——虽然这很难。只有残余的热应力问题，才会留待数控系统去做动态补偿。

第二是计量体系和检测手段。如果只是有了标准而无法检测，那无法实现达到合适的精度。需要围绕已经确立了的机床设计理念，定义好标准。然后建立起一套完善的检测体系。机床的切削性能往往主要取决于动态特性，在德国，动态特性是机床设计的重点考虑因素。德国机床界一直得到各大高校、院所的支撑，德国斯图加特大学的机床所，曾经对几十台机床进行测试，每台机床测点200多个，形成德国机床设计的内部指南。这样体系化的工作在国内非常少见。

第三是评价体系。如何对一个有了定义、有了成品的机床，进行评价。如何评价一台机床到底好不好？定义、标准和检测结果都有了。但在使用过程中，老是出现偏差。这到底算谁家的问题？中国有一家加工企业，给出了一个绝对令人拍案叫绝的方法：他们制作了一个S件。一台机床拿过来，如果能够将这个S件平滑地加工过去，那就是好机床。否则，什么标准也白搭。这就是“实践是检验真理的唯一标准”。唯一遗憾的是，这个S件也无法说清楚，为什么有的机床就是不过关。这又回到了第一个问题。

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