ARCHIVE 03磨床的谱系

以进口机为样板：磨床的国产化（大正至1945 年）

磨床的国产化是从刃磨刀具的“工具磨床”开始的。据大隈铁工所（今天的大隈）的社史记载，该公司于 1918 年从陆军工厂拿到图纸，以美国 Norton 公司的 No.1 万能工具磨床为样板制造了 GA-1 型工具磨床。这是该公司制造磨床的开端^[2]。次年 1919 年，又以美国 Heald 公司的产品为样板制造了内圆磨床，但只做了 3 台。大正后期仿照美国布朗-夏普（Brown & Sharpe）公司的 No.13 制造了 GA-2 型万能工具磨床，进入昭和后主力仍是 GAG 型、GM 型万能工具磨床^[2]。池贝铁工所在大正时期也制造了包括磨床在内的几乎所有种类的机床^[3]。

精密磨床本身长期依赖进口。据说量规厂家黑田挟范制作所（今天的黑田精工）于 1936 年购买的德国 Lindner 公司螺纹磨床是日本的第 3 台，价格比该公司一个月的产值还高^[7]。

用于轴承和飞机的磨床

1930 年代后期，随着飞机生产的紧迫，高性能磨床变得不足。大隈于 1938 年新建了磨床专业工厂上饭田工厂^[2]。根据 1939 年的《总动员试验研究命令》（由国家下令试制的制度），大隈在 1941–44 年试制了各种磨床，其代表就是 GHU 型万能磨床。它以美国 Landis 公司的磨床为样板，采用液压式，于 1941 年 10 月完成审查^[3]，可以进行外圆、内圆、平面磨削，到 1945 年共制造了 500 台，成为战后磨床生产的基础^[10]。同在 1939 年，津上制作所也借助商工省的奖励金完成了液压式万能外圆磨床 T-UG300^[9]。

轴承的批量生产离不开不用顶尖支承、连续磨削圆形零件的“无心磨床”。日本精工（NSK）的社史写道，其雏形出现于 1916 年^[1]。在日本国内，滨松的日进机械制作所于 1940 年开始制造无心磨床^[6]，日本精工在 1939–40 年自行设计了磨削轴承的专用磨床（磨削滚子外径的无心磨床、磨削挡边和沟道的磨床）。1942 年，按照商工省的指示推进轴承专用磨床的国产化，平面磨床、内圆磨床、球轴承沟道磨床实现了国产^[1]。

磨床的主要种类。磨削圆轴外侧的外圆磨床（砂轮架可以回转、也能磨内孔的是万能磨床），磨削孔内侧的内圆磨床，磨削平面的平面磨床，以及不用顶尖支承、在两个轮之间边旋转边磨削的无心磨床。此外，还有磨削齿轮、螺纹、凸轮、刀具刃口等特定形状的专用磨床。

外圆、平面、内圆、无心磨床齐备（1945–1970 年）

战后，磨床厂家从头再来。日进机械制作所因战灾一度解散，1947 年以日进织机之名重新出发，1950 年恢复了无心磨床的制造^[6]。北九州的三井高科技（Mitsui High-tec）于 1950 年用旧机器的零件拼装出平面磨床 1 号机，这是该公司第一台自己制造的机器^[11]。

平面磨床方面，冈本工作机械制作所于 1953 年开发了 PSG-6 型，该公司称之为国产第一台平面磨床。次年 1954 年推出内圆磨床 IGM 系列，1969 年推出外圆磨床 OGM 系列^[4]。同在 1953 年，黑田挟范制作所为制造模具，开发了自用的卧轴平面磨床 GS-201。它进入了许多模具工厂，应外部的要求于 1963 年正式对外销售^[7][12]。黑田于 1965 年更名为黑田精工，同年与英国 Diaform 公司合作，推出了内置砂轮修形装置的平面磨床^[7]。三井高科技于 1963 年开发了也能磨削硬质合金的手动成形用平面磨床 MSG-1^[22]。

外圆磨床方面，在福山制造织机的 Shigiya 于 1952 年着手开发万能兼工具磨床，1958 年全面转向机床制造，1959 年完成了 G-24 型外圆磨床^[15]。

翻开 1963 年的《国产机床综合目录》，可以看到外圆磨床（大隈铁工所、丰田工机等）、无心磨床（日进机械制作所、日平产业、日本研磨机）、平面磨床和光学成形磨床（冈本工作机械制作所）、工具磨床（和井田制作所、丰和产业）等，可见主要种类的磨床都已实现国产^[20]。

高精度化与批量生产：轴承与汽车零件（1954–1975 年）

决定磨床精度的，是驱动砂轮旋转的主轴的轴承。大隈铁工所的长冈振吉开发了“大隈式非圆滑动轴承”，在主轴周围 3 处形成楔形油膜，提高了旋转精度和刚性。机械遗产认为开发于 1954 年，国立科学博物馆的数据库则写作 1943 年^[13][14]。

1956 年：GPB 型循环式外圆磨床

大隈借助国家补助金，制造了磨削球轴承沟道的专用磨床 GIR 型、GOR 型（1954 年度）和 GCP-150、GCP-250 型外圆磨床（1955–56 年），并于 1956 年 3 月完成了 GPB 型循环式外圆磨床。这是一台以连续循环自动完成粗磨、精磨、定寸（测量尺寸并停止）的机床，在同年的第 2 届大阪国际博览会上备受关注^[2]。采用非圆滑动轴承的 GPB 型到 1969 年共制造了约 700 台，在批量生产中实现了镜面般的加工表面。2013 年与该轴承一起被认定为机械遗产第 59 号^[13]。

丰田工机与 Gendron 公司

汽车的批量生产为磨床带来了新的需求。从丰田汽车工业分离出来的丰田工机于 1955 年与法国 Gendron 公司在外圆磨床方面开展技术合作^[16]。Gendron 的磨床采用流体轴承，与当时的国产机结构不同，公司内部也有不安，但据社史记载，公司还向工业会的代表和大隈的社长作了说明，最终决定合作^[17]。其第一台磨床 Toyoda-Gendron 外圆磨床 RA25-100 在 1956 年的博览会上展出，静压流体轴承引起关注，在曲轴轴颈磨削等方面支撑了汽车产业^[18][17]。

畅销也改变了批量生产的方式。Toyoda-Gendron 上市 3 年订单就达到 350 台，丰田工机于 1961 年 8 月建成用输送线流水装配磨床的生产线，开始以月产 40 台生产 LG 磨床（该公司称为“世界首创”）^[21]。1965 年结束与 Gendron 公司的合作，发布了自有的“TOYODA 磨床”^[17]，1966 年又自主制造了此前被海外厂家垄断的全自动凸轮磨床 GCA 型。凭借自有的高刚性流体轴承，达到了与海外产品同等以上的精度，大量进入汽车厂家^[24]。

无心磨床也走向高速化和自动化。日进机械制作所于 1970 年在第 5 届日本国际机床展览会上展出了轴承和导轨都靠油压浮起的静压高速无心磨床 HI-GRIND 2 型，1973 年正式生产了边测量尺寸边磨削的带测量仪全自动无心磨床^[6]。

数控磨床（1964–1990 年）

磨床的数控化比车床和铣床稍晚开始。在 1964 年 10 月的第 2 届日本国际机床展览会上，大隈展出了装有自行开发的数控装置 OSP200 的 GCS-N 型数控外圆磨床。作为机床厂家自行开发的数控装置而备受关注^[2]。同年，丰田工机推出了数控凸轮磨床 GCN15^[21]。

日本工作机械工业会 1968 年汇编的数控机床目录中，刊载了日平产业的数控外圆磨床 CGK-NC（数控装置为富士通的 FANUC），以及丰田工机的 GCN15-100 数控凸轮磨床、对砂轮架、工作台、头架 3 轴同时控制的 GUN20-100 多用途数控磨床、GCN400V 数控凸轮轮廓磨床^[23]。同在 1968 年，冈本工作机械制作所开发了 CNC 平面、成形磨床 NFG-5 型（该公司称为“世界首创”）^[4]。

1970 年代起，在引进海外技术的同时，大型、高精度的数控磨床增多。OM制作所通过与法国 Berthiez 公司的技术合作，于 1971 年引进了带数控的立式磨床 VGM-125，掌握了实现亚微米精度的技术^[25]。和井田制作所于 1978 年开始生产 CNC 成形磨床，1982 年开始生产 CNC 坐标磨床^[19]，Shigiya 精机制作所于 1980 年完成了第一台 CNC 外圆磨床 GN-27^[15]。1985 年 OM制作所的龙门平面磨床 PGD-1308 不用液压而用滚珠丝杠驱动工作台以抑制发热，只需输入数值就能运行全自动磨削循环^[27]。

1990 年丰田工机的 CNC 通用外圆磨床 GL4 具有学习功能，只需输入图纸信息就能自动确定磨削条件（该公司称为磨床领域的世界首创）^[21]。同年，1986 年在长冈成立的太阳工机开始销售立式磨床，后来成为该公司的主力产品^[28]。

★CBN、高速磨削、超精密、复合磨削（1970 年起）

砂轮转得越快，同样时间内磨除的量就越多。津上制作所 1971 年的产品介绍中，刊载了把砂轮线速度从每分钟 1,800m（每秒 30m）提高到 3,600m（每秒 60m）的精密高速外圆磨床 PG350，面向汽车零件等的批量生产^[9]。

CBN 砂轮

硬度仅次于金刚石的 CBN（立方氮化硼）砂轮，能很好地磨削金刚石不擅长的淬火钢。1972 年前后，丰田工机一位在东京工业大学指导下研究金刚石砂轮的技术人员获得了 CBN 磨粒，开始将其应用于凸轮磨削。由此诞生的 CBN 生产型凸轮磨床于 1977 年 10 月获得机械振兴协会奖^[17]。丰田工机于 1980 年开始生产 CNC/CBN 外圆磨床^[16]，从 1984 年前后起全面推进磨床的 CNC 化、CBN 化^[21]。1985 年开始开发不用靠模凸轮、以 CNC 磨削凸轮形状的无靠模凸轮磨床^[17]，Shigiya 精机制作所也于 1996 年推出了 CNC 无靠模凸轮磨床 GCM-30^[15]。

超精密与复合磨削

1980 年代起，以纳米级精度磨削陶瓷、玻璃、硅等易碎材料的超精密磨床增多。日进机械制作所于 1983 年开发了陶瓷用超精密磨床，1985 年开发了超精密无心磨床的实用机 UG-1000 型，1987 年开发了纳米级小型无心磨床“Nanotron”^[6]。OM制作所的超精密立轴平面磨床 SFG（2001 年）通过保持磨削力恒定，在不损伤工件的情况下磨削 HDD 玻璃基板和硅晶圆^[31]。冈本工作机械制作所于 2007 年完成了采用静压导轨方式、世界最大级（该公司的说法）的超精密龙门平面磨床 UDG10035NC^[4]。

一台机床完成多种磨削的“复合化”也在推进。大阪机工的 HPV400-GC（1992 年）是把加工中心的多功能性用于磨削的磨削中心，可以磨削从陶瓷、玻璃到硬质合金、淬火钢的各种材料^[29]。2010 年，Shigiya 精机制作所开发了用两端顶尖支承工件的立式 CNC 斜切外圆磨床 GAV-10、15（该公司称为日本首创）^[15]，2014 年又出现了冈本工作机械制作所的 CNC 精密复合外圆磨床 UGM360NC 和太阳工机的立式复合磨床 CVG 系列^[4][28]。

在现场有什么用？今天磨床的标配（靠油或空气浮起的静压轴承和导轨、边测量尺寸边磨削的定寸装置、CNC、CBN 砂轮、修整砂轮形状的修整器），都是在这里列举的 1950–80 年代的机床上一项一项加上去的。阅读二手磨床或旧图纸的规格时，看看“用的是什么轴承”“有没有定寸装置”“砂轮线速度能否使用 CBN”，就能知道这台机床属于哪个世代。

⚒磨削齿轮、螺纹、刀具的磨床（1930 年起）

1930 年：冈本的 ASG-2 型直齿圆柱齿轮磨床

磨削特定形状的专用磨床，其国产化也始于战前。冈本工作机械制作所接受吴海军工厂的订单着手设计，于 1930 年完成了国产第一台直齿圆柱齿轮磨床 ASG-2 型。可磨削的齿轮最大分度圆直径 500mm、齿宽 200mm、模数 8，更换齿轮即可对应不同齿数的齿轮。到战争结束共制造了 13 台，以这次开发为契机，冈本成长为磨床的综合厂家。保存在日本工业大学工业技术博物馆的 1 台（铭牌为 1941 年制造）被认为是现存最古老的国产直齿圆柱齿轮磨床，2021 年被认定为机械遗产第 106 号^[5][4]。

此后，齿轮磨床发展为用 CNC 使砂轮与齿轮形状相吻合的方式。三菱重工业于 1994 年将使用电镀 CBN 砂轮的成形法 CNC 磨齿机 ZG400 商品化，并报告在外径 400mm 以下的斜齿圆柱齿轮上达到了 JIS 0 级精度^[30]。齿轮本身的加工方法，请参阅齿轮的加工方法。

螺纹磨床

磨削螺纹量规和丝锥螺纹的螺纹磨床，战前只能依靠进口。1937 年购入的德国 Lindner 公司螺纹磨床 FS1、FS2 型，用于磨削螺纹量规、丝锥和滚丝模，至今仍保存在岐阜县关市^[8]。

工具磨床

随着硬质合金刀具的普及，刃磨刀刃的磨床需求也在增加。和井田制作所于 1956 年开始生产硬质合金车刀磨床，1968 年扩展到成形磨床，1974 年扩展到可转位刀片（不重磨刀片）的外周磨床，1997 年扩展到 CNC 全自动万能工具磨床^[19]。刀片的外周过去要按每种刀片形状制作凸轮进行仿形磨削，1980 年小林机械制作所开发了不用凸轮、以数控磨削的外周磨床 TAG-15（该公司称为世界首创）^[26]。