关于工业母机 1
杀戮混沌王：转《关于工业母机》
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说明一句，这篇文章来自于网络，作者不详。一位书友转到本书的书评区。我以前也看过这篇文章。专业方面的东西我不太懂，但觉得写得很细致，非常值得一读。在此向本书的作者表示致敬。如果不慎侵犯了您的著作权，请速告诉我，我会及时撤下。
或者及时把姓名告诉我，我会注明是您的原创。
又：刚看到弈缺书友提示：“那篇论工业母机的文章作者是的青铜大丽人”
暴汗……“操之过急”书友纠正道：“青铜大立人，青铜是好人，不要娘化他”。
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经常看架空文，也看到**er和SCer在谈论工业母鸡,将其当作很重要的东东,发展的动力来源。可大家谈得兴高彩烈、错误百出，我这个机械专业（机床方向）毕业的FC实在是忍无可忍，故写本文。由于改行多年，很多细节描述可能有误，欢迎内行前来打脸，看的高兴的也可赏两个小钱。由于这个东西带有一定的专业性，本人尽量做到深入浅出，做不到希望大家也给点小钱。
一、到底什么是工业母鸡？
在工业化前期是木有工业母鸡这个概念的。因为那时大家的设备都可自己造，原因是那时的工业发展程度低，科技含量不高，工程师基本都是通才（不是现在只会纸上谈兵的家伙，那可是真正的什么都会），都可自己设计制造。外购分两种情况：
1、自己木有工程师。
2、买来比自己造省时省力，便宜。
随着工业化过程中科技的发展，学科越来越多，工程师也开始专业化，通才开始和现在纯洁的CN一样宝贝，就像熊猫一样少见。就像奥运，据说以前有人能够在10多个不同项目拿金牌，现在能拿一个就是祖坟冒青烟了。像索那个什么的在北奥拿7枚金牌，简直就是逆天呀，还好他田径不行，否则真应该拿来解剖（本段以上只收一半的钱）。于是，以机床厂为代表的工业母鸡行业出现了。没有它们，其它工业厂可能就要无法维持生产和发展了。
看到这里有人可能有点明白了，可你肯定错了，因为......我还要靠字数骗钱呢。
到底什么是工业母鸡呢？通俗的说，就是能够用机器制造机器，就是用来制造机器的机器。但是很遗憾的说，这个说法其实是错误的。
经常看到有人说，我们从米、独处买来先进机床了，因此我们的工业母鸡水平提高了。架空文中说向列强购买工业母鸡，然后和列强争霸。看到这些，这一刻，我泪流满面。
母鸡，顾名思义，就是会下蛋的母鸡。但是，工业母鸡下的蛋不是用来吃的，是用来孵出小鸡，孵出的鸡下的蛋才是用来吃的。这是第一层概念，很多人就是这么认识的。孵出的母鸡也能代替原有母鸡作为工业母鸡。这是第二层概念，水平高些的人是这么认识的。还有人认为，有了0.1mm精度的床子，再利用0.1mm精度的床子做出0.01mm精度的床子，这叫工业母鸡能力。这是第三层概念。但是，实际上工业母机是不存在的，过去没有，现在没有，将来也不会有。它只是一个形象的概念。
事实上，工业母鸡这个词仅是用来形容机床行业相对于其它工业行业的重要性的，它本身没有其它含义。
那么大家平时说的工业母鸡的意思呢？包含了工业的自升级能力、机床的水平、对机床行业的不了解（千万不要以为摆渡到机床行业相关的信息就明白机床行业了，如果这样谁都可以去当奥运冠军的师傅了）等等内容。
大家要真正明白这个概念，就得明白到底工业是如何升级的，如何精度越来越高的，各方性能越来越好。现在是广告时间，广告后我们再谈。
二、车床介绍
工业的升级，其实是取决于你的科技能力，设备其实就是帮手，只不过这个帮手越来越重要，但决定性的因数却不是这个帮手。
由于工业的升级是个非常非常复杂的话题，我们就谈谈机床就可以了，大家就能明白一切到底有多么复杂，是怎么回事。到底怎么详细说呢，真伤脑筋呀。我们还是从机床的介绍开始说吧，但机床的种类实在是太多了，就说最具代表性的普通车床吧（其实是我这个FC当年主攻学的就是车床，对它最熟悉而已）。
简单说机床的组成分为：床身（含导轨）、动力系统、齿轮箱、主轴、刀具系统、控制系统、尾顶(正规名字记不清了)等。
动力系统一般是电机，以前还是皮带（你看到的没错，直道20世纪初还是皮带，厂子有专门的动力车间，将动力传到加工车间的横梁上，横梁上挂满了皮带，每个皮带下面带动一个机床）。电机带动齿轮箱运动，齿轮箱一路带动主轴转，一路输出到刀具系统作进刀用。主轴的一端通过齿轮和齿轮箱连，一端有个爪盘，用来抓住加工件，从而实现让加工件旋转的目标。主轴是通过装在其上的轴承来支撑在床身上的。尾顶在导轨上，如果加工件比较长，就顶住加工件。
刀具系统也在导轨上，它可以沿导轨横向移动，刀具还可以纵向移动。
开机后主轴带动加工件高速旋转，通过横向和纵向移动刀具（即进刀），就可将加工件加工成所要的诸如圆柱、锥形、凸肩圆柱等等所需形状了。这个过程，大学中参加过金工实习的都明白（回想当年，车、钳、铣、刨、磨，真的很要人命呀，当年在车床实习时差点发生血案呀）。什么？你的金工实习只手工做过榔头，没有开过机床？找视频看去！（炫耀一下，本FC当年可是用车床做了一个榔头）。你的金工实习用的是雕刻机？不会换个脑筋想一下，你那是加工件不动，刀具（铣刀、钻头等）动，刚好和车床相反吗？你金工实习的是数控中心？牛B的学校，先拜一个，显摆也不用这样嘛，BS100遍。
三、车床的精度分析及如何提高这个章节比较枯燥，看官们就忍着点，高潮在后面。
现在你有车床了，可以开工了，但是慢着，你的设备加工出来的精度是多少，总不能拿一个产品来测一下就说精度是这样吧。你的机床可是大批量生产用的，必须要有一个理论指标。
什么？我的设备是买的，理论指标是厂家提供，我不管为什么有这个指标，如何提高也不是我的事。
好了，好了，你是车床的使用方，你不懂这些也没关系，只要造好你的产品就行了。可一个机床厂，一个国家，如果连这都作不到，有什么工业升级能力呢？别忘了，其它工业需要的机床各种各样，千奇百怪，随时都有新的种类冒出来，没有机床的理论知识如何能满足要求呢？谈什么工业母鸡呢？被人一卡脖子就完蛋了。
在上面所说的车床组成部分中，它们都在影响着车床的加工精度。
a、电机电机是机床的动力来源，如果电机的运转不平稳，那么加工时刀具和加工件的相对速度就有了变化，两者之间的作用力一直在变，两者的变形也就在变了，加工精度自然也下降了。但普通机床在这方面要求不严，电机也说的过去，相对其它方面影响就小了，但这个问题在超高精度机床时比较明显。
顺便说一下，分析运转不平稳中加工内在过程以及精度变化的书一直是大牛们的天下，我等只能是仰慕再仰慕。
b、床身床身如果在工作中有震动，必然要对精度造成影响。良好机床的床身设计，中间扯到受力分析、震动分析等等，一直是高手的天下。如果由于应力导致变形，精度自然就下降了，而铸造和加工床身时，必然会产生应力。所以以前机床厂都会露天摆一大堆床身在外面，任凭风吹雨打（当年本FC第一次去机床厂时一直在想为什么不把这些废铁卖掉呢？），靠自然和时间来消除应力。现在有应力检测设备了，可以人工消除应力，但一般效果还是没有自然的好。现在有些机床厂做好机床就是通过回收旧的机床，用旧的床身来做机床，这个旧机床床身也是一个很火爆的市场呀。
机床床身的加工精度也会极大影响机床的精度（不仅仅指铸造，机床本身也是需要机械加工的）。而机床床身呢，也是要用大型机床加工的。
c、齿轮箱一般电机不能直接带动主轴运转，齿轮箱在其中起变速的作用。齿轮箱和主轴间是通过齿轮啮合的。这方面一直是机床设计的重点之一，精度也在这方面受较大影响。
齿轮传动会有不平稳现象，并且有相当的侧向力施加在主轴上。齿轮传动的不平稳，可以靠齿轮加工和安装来降低，而这说起来很容易，其实是很难的。齿轮设计时是分级别的，好的齿轮相当贵，噪音小，运转平稳。至于传递给主轴的侧向力，会导致主轴侧向变形－－－学过材料力学的童子们还有没有印像？杆的受力分析与计算（当然这是简化的模型）－－－从而主轴的转动会出现偏心，加工出来的东西截面不再是圆，而类似椭圆，幸好这块的分析比较成熟了。
而齿轮的加工也是靠机床来实现的，没有高精度的机床，自然不会有高精度的齿轮。机械领域，齿轮传动是最广最重要的传动方式。国朝当年为了军事，还专门绕过巴统进口了一批设备专做齿轮。在大家熟悉的汽车领域，变速箱谁的水平高，谁的水平低，那可是没有一点虚假的。
齿轮的安装，良好的工艺、有经验的技工，都是必不可少的。而且，还有一点，机床床身的精度直接影响着齿轮箱和主轴之间的啮合。
在齿轮的研究领域，各种各样的齿轮都被人提出（当年有门课就特种齿轮，里面全是理论和计算公式，让人头晕目眩，更让人受不了的是，每部分都注明要实际验证效果），各种各样的分析书籍到了汗牛充栋的地步，一直到还在不停的研究新型齿轮。
d、主轴系统主轴系统一直是机床加工精度的最重要环节。可以这么说，这个机床的主轴系统是采用什么方案，基本上它的加工精度就决定了。
主轴系统一般包含：主轴、轴承（主轴就靠它支撑在机床上）、齿轮、爪盘等。
前面讲过，来自齿轮箱的侧向力导致主轴弯曲（当然这个弯曲是很小的），其实还有一点当时未提，在这个弯曲导致的运转偏心中轴承非常关键，而且还有刀具和加工件之间的作用力叠加在上面，加上轴承本身的复杂性，简化模型一大堆，可精密模型就非常非常难了，大牛们靠此为生者不知多少，我等只能在旁送上仰慕和无比敬佩的眼光。超高精密机床的革命性突破也多在此。
但在传统普通机床的设计中，这一块其实是比较简单的，当然精度嘛也就普通了。这个事实充分说明了简单的东西其实是最难的。
在这个系统中，轴承是很关键的东西，普通轴承大家都见过，但精密轴承就不一定了解了。相关人士肯定知道轴承的分级，高速高精度的轴承是很难做的，曾经有俄国的无畏舰就因炮口座圈的轴承无法制造而在一战间一直呆在船台上。巴统在高速高精度的轴承方面一直对国朝是禁运的，国内有企业就是因为封锁而一直一副天属老大我属老二的态度。轴承的种类和类型是相当多的，千万不要以为就只有滚珠与滚针轴承，这只是最常见的两种而以。就这两种中超高精度的对国朝也是禁运的，而这两种的详细力学模型和分析也是只有大牛们才能完成（千万不要和我谈简化模型和分析）。
一句话，轴承在现代社会中相当重要。当然市面上有些奸商以次充好，这是让人无比愤怒的事。
e、刀具系统刀具在机床中也很重要，记不记得很多大牛就是分析刀具和加工件的物理变化过程而吃饭。这个东西要做好，要扯到材料分子学、力学、细微切削过程等等一般人如听天书的东西。
如，刀具受力后变形，刀尖是否还在对着加工件的旋转中心呢？刀具的颤动对加工精度的影响，刀具的磨损情况研究及对加工精度的影响，不同材料的刀具会如何，这些东西都是大牛们的饭碗呀。
刀具系统的运动是靠丝杆来实现。如果丝杆精度不高，运动就不平稳，精度就差，尤其在横向和纵向同时进刀时，特别忌讳这个。高精度的丝杆很难做，要求有多高呢，举个列子，加工好后要笔直的吊起来放，以防止变形，自然安装的要求也相当高。
f、导轨在前面讲了导轨一般是床身的一部分，可写到这部分我觉得还是分开单独写比较好。
刀具系统在导轨上移动，才能加工出想要的东西，否则就只能加工出一个圆，而不是一个3维的东西。
但是如果导轨不平，加工出来的东西精度就可想而之，因此导轨是机床很重要的一个环节。它是如何做的呢？有童子说了，它是用磨床磨出来的。错，它的粗加工是磨床，精加工其实是靠人工加工出来的。工人们拿一个类似小铲子的东西，当用测平仪发现哪不平后，就用小铲子在那铲一下，一个导轨要铲好几天，最后出来的导轨上密密麻麻到处都是花纹，其实这是铲过的痕迹。本FC当年去机床厂实习时，绝大部分车间都因机床行业不景气而停工，只有加工导轨的工人们在上班，不过是在为老外铲导轨。
随着磨床的性能提高，现在有些普通机床不再用人工铲了，而是直接磨出来。但精密机床仍然是靠人工铲出来的。因此，有经验的技工的作用在这可是一目了然。
g、尾顶由于不是每种类型的机床上都有它的，在这就不多说了。但是，在车床中，因为它的顶针中心必须和车床主轴的旋转中心对齐，它和床身是匹配关系。在以前，尾顶如果坏了，这个车床基本就等于报废了。有经验的技工的作用在这也是非常非常明显的。
四、经验和手工加工在车床中的重要应用
手工加工？工业革命的标志不就是用机器制造机器吗？很多童鞋会有这样的疑问。没错，工业革命相对于农业时代的手工作坊而言的确是机器加工机器。但手工加工从来没有退出过机械行业。在前面的章节中提到，好机床的导轨是人工铲出来的。还有一个列子，可能对大家的理解会更深刻，国朝曾从独国引进过一套柴油机生产线，投入生产后发现，我们的产品比独国原厂生产的噪音大，震动大，大到什么程度呢？我们的展示工作时要将它固定起来，否则就会移动，而独国的则无需固定。不仅如此，我们的还漏油！当时有人怀疑独国人将我们坑了，毕竟无商不奸，大鼻子鬼子也不列外，这可有很多前车之鉴的。可是最终发现，独国人在这事上很厚道，卖给我们的生产线和原厂的一模一样。问题就出在最后的工人手工对精密零件的处理和装配上，在独国原厂的生产线上，干这活的都是四五十岁的有经验的老师傅，而在我们的生产线上，全是一帮小年轻。2000年我在军工厂时，出口海湾某富国的雷达系统配的电源车上，用的就是这个产品，快10年时间了，问题仍然没有解决。
在机械加工中，手工一直是很重要的一个环节。最早时，机床的生产过程中绝大部分都是手工，越往后，手工越来越少，但手工只不过从普通加工中退出，仍然在很多灵活和高精密的环节存在。
1、灵活方面。到现在人由于智慧的存在，人手仍然是最灵活的，没有任何工具可以比的上。
在车床应用中，有一个环节深刻的显示了这一点。我们知道，工件是要卡在抓盘中才可以加工，而由于经济等方面的考虑，这个零件先是在普通车床上粗加工，然后到精密车床上精加工。现在问题来了，这个零件是在夹具上装卸了两次，第二次装上去后和第一次的安装中心能重合吗？
如果不重合，两次加工之间的待加工量就必须留大。还有更麻烦的，如果被夹住的部分也是要加工的话，如何保证两次加工的同心呢？那么在以前这些完全靠工人的手工来保证，工人师傅将工件安装在爪盘上后，先让车床低速转动，看是否同心，不同的话就停机用木榔头从侧面敲打工件，然后再开机低速转动，再检查。
最后一直到人眼分辨不出不同心为止。当年学的时候，老师们反复强调尽量要减少加工中在夹具上的安装次数。当然，现在的加工中心已经相当程度解决了多次在夹具上安装带来的问题，有的已经做到只需一次安装就可加工完工件了。
在安装机床的丝杆时，一般人安装的就是不合格，在走刀时动不动就有“涩”的现象，可在有经验的师傅手中，走刀从头到尾就轻松自如，这就是差别呀。
轴承和轴之间的真正接触面积有多大？我们一般说两个平面接触，其实并不是整个平面都相接触了，其实只有一部分接触了，对于轴承和轴，也是这样。因此受力就不再是均匀的，这个问题严重影响着双方的受力、磨损、寿命等情况。所以在大载荷、高速的地方，轴承和轴用过盈配合来保证接触面积。那么怎么测这个接触面积呢？说起来很简单：在轴承的内圈涂上类似红药水的东西，再将轴承装在轴上，然后将轴承从轴上卸下，看轴上被染红的部分就知道了。当然，这个过程说起来很简单，可必须要有经验的老师傅来操作。
当然，有人会说，车床的每个零部件加工的都精密无比，老师傅们就失业了。
可在实际上却是不行的。比如，主轴要装两个轴承，安装到车床的车头中去。如果轴和轴承加工的越精密，配合越小，那么在轴上安装轴承就越困难，甚至会因为装偏而降低车床的加工精度。将主轴系统装到车床的车头中去时，也是同样。这个问题的原因在于这种结构形式理论上就决定了会有这些困难，而且越精密困难越大。
2、高精密方面。前面讲了，好的导轨是人工铲出来的，这里就不多说了。
我第一次见到0级精度的金属圆柱和平面(千万不要和镜面混在一起，在机械中那是指表面光洁度，和圆度、圆心度、平面度等是两回事，我们一般说的加工精度是指后面的东西)是在学校本系的陈列室中，当时无比惊讶。童子们，0级加工精度呀，对于我们学机床的而言简直就是看见了梦中女神呀。当看到上面标的时间是60年代时，我的第一个感觉是谁说社会主义不好的，我们60年代就有机床能加工0级精度的东西了，大米算什么呀。可是，这些东西是老师傅人工加工出来的！！！
这里简单说一下0级的平面是如何出来的，就是拿两块金属对着研磨出来的。看起来很简单，可磨得稍稍有点不好，就是一边凸，一边凹。当然实际情况要复杂的多，参与对磨的也不止一对，凸的对凸的，凹的对凹的，最后经过多次对磨后得到一对0级平面。要知道，在90年代初，8级钳工在外面干活，1个小时就没有低于30两银子的，当时毕业的大学生能拿到600元/月就非常高了。
有人会问了，就算老师傅们的手极其巧，可这么高的精度，老师傅们在加工中如何知道哪边到位哪边不到位呢？这个问题我无法作详细的回答，因为针对不同的手工加工情况，在加工过程中老师傅们会设计用不同的方法来进行检测，比较常用的手段是手摸、眼看、光学影子放大等，其中老师傅们的感觉极其重要，比如，同样的一个加工面，我怎么看都没问题，他们一看就知道什么地方有偏差了，水平高的还能给出误差的数值。就像抽烟喝酒一样，高手就能精确的分别，哪个烟好，哪包烟是假货，我的感觉就极其粗糙，顺便声讨无良的奸商。
灰熊猫在他的《偷光》中写道，私通黄让工匠做螺杆，花费了5千两银子和两年多的时间。我看到这，第一个感觉是私通黄绝对是个FC，让手下的工匠给大坑特坑了。对于古代的工匠来说，做好螺杆也不是什么不得了的事，要知道，古代工匠的手是非常巧的，手工加工比这复杂的多的东西都没任何问题，你只要告诉他们要做的东西是什么样的就可以了。古人很多时候加工的东西精度不高，根本原因是社会不需要这么高的精度，而不是他们不能做到。因此，只要穿越者本身有一点理论功底，在古代搞出比英国工业化早期机床先进的多的设备完全是很简单的事。当然还有一个可能，私通黄找的两个工匠根本没有出师，奇蠢无比，私通黄为他们支付了昂贵的不能再昂贵的学费。当然，感兴趣的童子们可以向钳工师傅请教一下如何做这个东西。
顺便再提并强调一下，手工不仅仅指钳工，车、铣、刨、磨等各个工种，都有8级工，大家的机床都一样，可高手加工的精度和效率就比一般人高很多很多，在上面提的车床二次装夹加工件时，8级工装出来的误差可以比车床的加工误差还小，8级工们经常加工出比机床加工精度还高的多的零件。就算是现在数控的年代，好的技工也是不可替代的，千万不要认为反正是先进的数控设备，操作员只要会编程就行了，当然，8级技工们也要与时俱进，学会编程等新的知识。
有人会说，手工活完全靠天赋，经验无法传递，所以不能指望好的技工。此言大错特错，手艺是可以传承的，而且还能推陈出新，技工们本身就要掌握相当的理论知识，看过以前考技工等级的人就会知道这一点。好的手艺要有天赋，可不是完全靠天赋，后天的因数占的比列相当大。技工们的手艺好好规纳总结，是可以大规模的培养技工，从总体上极大提高技工水平的。以前的大型国企，都有技工学校，出来的人水平相当不错。
现在么，我就没有看到有哪个好技工愿意主动好好带徒弟。当然越高级的技工，成材的比列越低，代价也很高，所需要的时间也多，加上人受外界影响大，因此对于制造业来说，机器降低对操作员的要求有着重要意义。
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