USA 07美国铣床·加工中心的谱系

兵工厂的铣床与 Lincoln miller（1808—1860 年）

19 世纪初，枪械零件的平面和弯曲的边缘由工匠用锉刀修整。向政府供应枪械的工厂被要求做到“任何一支枪的零件拿来组合都能配上”（互换性），于是不断设法用机器取代锉削工作。在这当中诞生的，就是把工件送向旋转刀具的机器，也就是铣床。

第一台铣床是谁造的

长期以来被视为“第一台铣床”的，是 New Haven 附近 Whitneyville 的 Eli Whitney 兵工厂的机器。Roe 于 1912 年发现了这台机器，根据百科全书中“1818 年在康涅狄格的一家枪厂造出了第一台粗糙的铣床”这句话，把它定为 1818 年^[1]。但 Woodbury 指出，这句话的依据不明，而且同一时期 Middletown 的 Simeon North 和 Robert Johnson 的枪厂也有类似的机器。Whitney 的工厂进行铣削的确切证据，最早是 1823 年 3 月写给陆军部长的信，那时 Springfield 和 Harpers Ferry 的兵工厂也已经在用铣削。他还写道，North 可能在 1808 年就已经在用了^[1]。此后 Woodbury 和 Battison 的研究认为，Whitney 的机器是 Whitney 去世后约 1827 年的产物，American Precision Museum 也解说它“一直被误当成第一台铣床”^[4]。历史学家 Merritt Roe Smith 则把 North 约 1816 年制造的轻型机器视为美国已知最古老的铣床^[2]。

虽然无法确定谁是第一个，但机器的构造是清楚的。Whitney 的机器是一台高约 45cm 的小机器，工作台的自动进给使用的不是齿条和齿轮，而是丝杠和螺母，还有箱形底座和用来补偿磨损的镶条（滑动面的垫板）。没有改变主轴高度的机构，高度大概是在工件下面垫纸或薄金属片来调整的。Woodbury 把它看作“升降台式”的开端^[1]。Middletown 的机器使用的是用锉刀锉出刀齿的小圆柱形刀具，据说工匠们起初不屑一顾，说它“哪能代替锉刀活”，后来才用于平面的粗加工^[1]。用今天的话说，早期的铣刀就是旋转的锉刀。

在兵工厂里成长起来的结构

1830 年代，Springfield 兵工厂使用主轴固定的机器加工活扳手的平面，1835 年又让人制造了可以用杠杆改变刀具高度的机器^[1]。North Chelmsford 的 Gay & Silver 工厂的机器，首次展示了改变主轴高度的机构，以及支撑刀杆末端的悬梁（overarm）。在这里学艺的 Frederick W. Howe，后来成为铣床设计的核心人物^[1]。

1848 年，Vermont 州 Windsor 的 Robbins & Lawrence 制造了 Howe 设计的卧式铣床。它用宽皮带轮和减速增大力量，支撑刀杆外端，整体做得很重，在精度和重切削两方面都向前迈进了一步。但因为进给是齿条和齿轮，在吃重刀时会产生颤振^[1][5]。同一年，Colt 兵工厂的 E. K. Root 制造了带进给自动停止和离合器的机器，1854 年又把刀杆的支撑换成与今天相同的圆柱形悬梁，做成了一侧敞开的机器^[1]。1852 年，Robertson 的铣床成为在美国取得专利的第一台铣床。它把主轴、轴承和齿轮一起装在沉重的垂直滑座上升降，Woodbury 评价它在技术上比 Lincoln miller 更先进^[6][1]。

Lincoln miller：第一台“生产型铣床”

1855 年，Hartford 的 George S. Lincoln & Co.为新建的 Colt 兵工厂制造了 F. A. Pratt 设计的铣床。它以 1—2 年前带到 Hartford 的 Robbins & Lawrence 的机器为样板，把整体做得坚固紧凑，并且把造成颤振的齿条齿轮进给换成了丝杠螺母，这是 Pratt 的重大改进^[5][1]。按制造工厂的名字，它被称为“Lincoln miller”，造了几千台，销往世界各地。其中大部分是 Pratt 和 Amos Whitney 于 1860 年创办的 Pratt & Whitney 制造的^[1][5]。

Lincoln miller 的主轴固定在床身上，工作台只做前后进给，是一种“床身式”铣床，适合把同样的零件加工几百个。Woodbury 总结说，到 1860 年铣床已成为美国金属加工中不可缺少的机器，在南北战争中为大量制造枪械出了力^[1]。不过，改变刀具高度的机构，Pratt 也还没有很好地解决。

为什么用丝杠？齿条和齿轮能快速移动很长的距离，但由于啮合间隙（反向间隙）和变形，在切入时工作台会跳动，容易产生颤振。丝杠和螺母的减速比大，即使受到刀具的推力，工作台也不易被推回，即使是重切削也能以恒定的速度进给。Lincoln miller 之所以普及，就是因为这种“稳定的进给”让批量生产的加工质量整齐划一。后来随着消除间隙的机构和精密切齿技术的进步，齿条和齿轮又重新得到使用^[1]。

万能铣床与升降台式（1861—1899 年）

从钻头的沟槽中诞生的万能铣床

南北战争初期，Providence Tool Co.在为政府制造步枪。当上厂长的 Howe 看到工匠们用锉刀从圆棒上锉出带螺旋槽的钻头，便找 Brown & Sharpe 的 Joseph R. Brown 商量更便宜的做法。Brown 本人也正开始在缝纫机（Wilcox & Gibbs）的零件上使用这种钻头^[5]。Brown 在 1861 年绘制图纸的这台机器，不仅能加工钻头的沟槽，还被设计成能胜任螺旋槽、齿轮、分度等各种工作的机器^[1]。1 号机于 1862 年 3 月 14 日卖给 Providence Tool Co.，当年就卖出 10 台，第一个出口国是法国。杂志上的首次介绍是同年 12 月的 Scientific American^[5][1]。专利于 1865 年 2 月获批^[8]。

新颖之处有 3 点：把工作台装在可水平回转的鞍座上，能在可升降的升降台上前后移动，这是其一；用齿轮与工作台丝杠相连的分度头（螺旋铣削头）能铣削螺旋槽，这是其二；还有分度头在倾斜状态下也能分度，这是其三^[1]。让工作台回转，就能配合螺旋槽的角度切削，而不必倾斜刀具。分度头出自 Brown 制造锥齿轮切齿机的经验，连钻头加工用不到的功能也装了进去，这让这台机器成了“万能”的^[1]。同一时期，Howe 在 1852 年设计过一台被称为“万能”的机器，后来曾为谁先谁后发生争论，但 Roe 和 Woodbury 都认为，今天意义上的万能铣床是 Brown 的发明^[5][1]。

升降台式这一答案

对于从兵工厂时代延续下来的“刀具和工件的高度如何对准”这一问题，Brown 给出的答案是让升降台（knee）沿立柱（column）前面整体升降。主轴固定在床身上，用丝杠把工作台、鞍座和升降台一起升降，因此皮带张力不变，高度也能精确确定。Woodbury 称之为刀具高度问题的“最终解决”^[1]。几乎同一时期，Garvin 的卧式铣床把升降台式与悬梁结合起来，成为今天升降台铣床的原型。1876 年的建国 100 周年博览会上，Brown & Sharpe 展出了加装减速齿轮和悬梁、尺寸几乎大一倍的万能铣床，铣床由此从工具车间的轻活扩展到机车零件之类的重活^[1]。

在精度方面，1867 年 Brown & Sharpe 的产品目录中，刊有在横向和垂直丝杠上装了 可读到千分之一英寸（约 0.025mm）的刻度环的机器。Woodbury 认为，这是机床上首次使用这种刻度^[1]。过去工匠用直尺和划线来对准的位置，现在可以用手轮的刻度来确定了。

怎么磨都不变形的成形铣刀

在刀具方面，Brown 也开创了一个节点。1850 年前后的齿轮铣刀是用錾子和锤子刻出刀齿的，每次重磨都要退火、重新敲打刀齿、按样板重新修形、用锉刀锉出后角，再重新淬火^[1]。Brown 于 1864 年 11 月取得专利的成形铣刀，在刀齿后面做出一定的后角（即今天所说的“铲背”齿形），只要磨前刀面，无论磨多少次都能保持同样的齿形，这就是它的特点^[7][1][5]。此后 40 年间，不等齿距、镶齿面铣刀、螺旋刃等今天铣刀基本形式的专利相继出现^[1]。

立式铣床的开端

主轴竖立的立式铣床，在 1862 年 W. B. Bement 的专利图中就已经画得相当完善。1870 年 James Watson 取得键槽用立式铣床的专利，1883 年 L. Cosgrove 把可从立式倾斜到卧式的主轴头与升降台式工作台组合在一起。1888 年 Brown & Sharpe 推出了装在卧式铣床上的立铣附件^[1]。立式要用立铣刀，主轴必须高速旋转，于是轴承和润滑方面的改进不断。可以在装着沉重铸件的状态下不换装夹就加工顶面和两侧面，也适合仿形铣削和模具雕铣，这些成了后来立式成为主流的原因^[1]。

Cincinnati、Rockford、Milwaukee

19 世纪末，铣床制造者扩展到了中西部。在 Cincinnati，1880 年前后在厨房里开始制造螺钉和丝锥的 Frederick Holz，为了铣丝锥的沟槽自己做了一台木床身的铣床，看到它的顾客纷纷下单，铣床生意由此开始。1889 年公司改名为 Cincinnati Milling Machine Co.，由 Frederick A. Geier 出任总裁^[5]。1881—82 年，他们推出了把进给手柄斜着排列、可在一处操作的“集中操纵”机型，并让主轴左旋，使钻床和车床的刀具可以直接使用^[1]。1896 年，Holz 想出了用长孔把悬梁和升降台夹紧的可调式支架，防止重切削时刀杆变形^[1]。

1893 年前后，Ingersoll Milling Machine Co.从 Cleveland 迁到 Illinois 州 Rockford，在龙门刨床式的门形床身上装多个主轴头的重型龙门铣床（plano-miller）方面走在前列^[5]。Wisconsin 州 Milwaukee 方面，1898 年，曾任 Kempsmith 厂长的 Theodore Trecker 与设计工程师 Edward J. Kearney 创办了 Kearney & Trecker^[9]，Roe 在 1916 年把它和 Kempsmith 一起称为“知名的铣床制造者”^[10][5]。

齿轮箱、电动机、生产型铣床（1900—1926 年）

在 Brown 确定基本形态之后的铣床发展中，最重要的是进给机构及其控制，以及动力与主轴的连接方式，Woodbury 如是写道^[1]。1900 年前后的铣床，通过皮带从天花板上的长轴获取动力，靠换挂塔轮上的皮带改变转速，进给也通过皮带从主轴取得。一改变主轴转速，进给也跟着变了，而且小立铣刀和大面铣刀得到的是同样的力，很不方便。

定速驱动与全齿轮式

1900 年巴黎世界博览会上，Cincinnati 的新型铣床获得金奖。这是第一台全部进给都由齿轮可靠传递的铣床^[1]。同年 12 月，Brown & Sharpe 的 John Parker 把“定速驱动”的构想整理成备忘录：让 1 条皮带以恒定速度转动，主轴转速和进给都用齿轮切换。用小刀具时快转，用大刀具时减速出力，进给则取自与主轴分开、以恒定速度旋转的轴。1901 年的 No. 2 万能铣床成了第一台全齿轮式定速驱动的机器^[1]。

从天花板的皮带到电动机

同一时期，开始出现给每台机器装电动机的趋势。Brown & Sharpe 在 1901 年把 General Electric 的 4 级变速直流电动机连到主轴上做试验，但要在低转速下出力，电动机就会又大又贵，粗进给时耗电也太多。把可变速电动机直接连到主轴上，并不是答案。答案是用匀速旋转的电动机去带动定速驱动的齿轮箱。Cincinnati 在 1903 年推出了把定速电动机、摩擦离合器和全齿轮式主轴驱动组合起来的机器，1919 年 Brown & Sharpe 把电动机装进了升降台式机床的床身里。Woodbury 认为，主轴及其驱动到这里形成了今天的形态^[1]。

High Power 与切削的科学

1907—08 年，Cincinnati 推出了“High Power”铣床。它把进给机构归并为几个单元（unit）装在床身上（Holz 1900 年的专利），主轴和进给分开驱动，进给既可按每分钟的长度、也可按主轴每转的量来选择。按每齿进给量决定进给，按刀具能承受的热量决定转速——今天切削条件的这种思路，从这里进入了机床的设计^[1]。

刀具也在变化。Taylor 等人的高速钢使刀具速度提高到 2—2.5 倍，机床被迫重新设计^[5]。Cincinnati 的 A. L. De Leeuw 通过实验研究铣刀刀齿所受的力，表明当时的铣刀在发挥出机床的全部力量之前就已损坏。加大齿间、增强刀刃的面铣刀，使每马力的金属切除量增加了五成^[1][5]。切削液方面，用泵循环、把床身内部作为油箱的结构，到 1918 年几乎普及到了所有厂商^[1]。

生产型铣床与汽车

汽车的批量生产要求铣床“快速地、加工同样的东西、减少人手”。1912 年装进 Ford Highland Park 工厂的 Ingersoll 大型铣床，只用于 T 型车气缸体的 2 道工序^[13]。1913 年，Cincinnati 为 Ford 制造了加工缸盖的回转工作台式专用机，连工件的夹紧都用凸轮实现了自动化^[1]。

同在 1913 年，De Leeuw 设计的 Cincinnati 自动铣床，确定了床身式生产型铣床（manufacturing milling machine）的形态。1916 年，能自动重复工作台“快进接近、切削进给、快速返回并停止”这一循环的单头型和双头型齐备，取代了 Lincoln 型的机器。Woodbury 指出，Cincinnati 机器的祖先是 Lincoln miller。升降台式结构太复杂，不适合自动化，逐渐成为工具车间和小批量生产用的机器，批量生产的自动化则由简单的床身式承担^[1]。立式机床也在 1903 年用于“坐标镗”：用带刻度和游标的 Brown & Sharpe 机器确定夹具孔的位置；1910 年 Le Blond 推出了坐标镗用的立式铣床^[1]。

液压、仿形、炮塔铣床（1927—1951 年）

模具铣床与仿形

第一次世界大战后，锻模、铸模、冲模的需求增加，需要比手艺好的模具雕刻师傅手工铣削更快、更便宜的方法^[1]。描着样板（master）铣出同样形状的仿形思路，可以追溯到 1818 年 Blanchard 的枪托车床，但切削钢铁时必须用力压住样板，样板很快就会磨损^[1]。Brooklyn 的 Keller 在 1922 年 10 月 Detroit 的展会上，演示了一台用很小的力描摹石膏、水泥、木头样板来铣削曲轴锻模的自动刻模铣床^[15]。1920 年 J. C. Shaw 申请的仿形检测器，只要轻轻接触样板就能用电传递运动，后来成为 Keller 刻模铣床的原理^[1]。Pratt & Whitney 在 1931 年 10 月收购了 Keller 公司并迁到 Hartford，Keller 刻模铣床从此以“Pratt & Whitney 的 Keller”而闻名^[19]。

Hydromatic：液压的生产型铣床

1927 年，Cincinnati 推出了第一台用液压驱动并控制工作台进给的批量生产用铣床，即床身式的 Hydromatic。进给是无级的，用凸轮改变进给速度，即使切削宽度和深度变化也能以恒定的力切削；还能用凸轮升降主轴头，越过台阶或描摹形状。借助在定位处停下稍作停留的机构，还能不留刀痕、刚好切到规定深度^[1][16]。同在 1927 年，G. V. Anderson（Philadelphia）申请了全部用液压驱动的仿形铣床专利（权利归 Cincinnati），Cincinnati 把它相继应用到 1932 年的自动刻模铣床、1935 年的自动定深立式铣床，以及 1936 年的液压立式铣床 Hydro-Tel 上^[1]。

消除间隙，实现顺铣

随着液压和机械式自动进给推动批量生产，像涡轮叶片那样即使抛光也去不掉刀痕的工作成了问题。刀具旋转方向与进给方向相反的逆铣会留下刀痕，而方向相同的顺铣不会留下刀痕，但丝杠如有间隙，工作台会被刀具拉进去，很危险。1935 年前后出现的消除间隙装置（Brown & Sharpe 采用 De Vlieg 的设计，Cincinnati 改进了 Holz 的构想）使顺铣得以应用，在工作台两端交替切削也提高了效率^[1]。

硬质合金面铣刀

刀具的主角仍是高速钢。Cincinnati 在 1938 年出版的手册《Milling Machine Practice》把铣刀材料分为碳素钢、高速钢、司太立合金（Stellite）和硬质合金 4 种，写道大多数重切削用铣刀是高速钢的，转速可达碳素钢的 2—2.5 倍。并且记述说，在铸铁的端面铣削中，镶硬质合金刀片的面铣刀以高速钢 2—3 倍的速度使用，加工表面也更好，正在取代其他刀具（1937 年）^[22]。

Bridgeport 的炮塔铣床

与大工厂的生产型铣床处在另一端、改变了小加工厂机床的，是 Bridgeport。1927 年买下 Connecticut 州 Bridgeport 一家木模店的 Rudolph Bannow，1929 年与 Magnus Wahlstrom 合作，1932 年推出了带 1/4 马力电动机、可携带的高速铣头“Model C”。据说 1936 年，在运送木模途中的卡车里，Bannow 在纸袋上画下了以这个铣头为中心的机器的草图^[20][23][21]。

1938 年第 1 台出厂的这台机器，把铣头装在可前后伸缩的滑枕（ram）和可水平回转的转塔（turret）上，铣头本身也能倾斜，再与升降台式工作台组合。不必移动工件，只要改变刀具的位置和角度，就能钻孔、铣槽、铣斜面，还能用让主轴上下移动的套筒（quill，空心轴）钻孔^[20][24]。公司在 1939 年成为 Bridgeport Machines, Inc.，Bannow 说，1951 年把价格提高 12% 到 1,575 美元，是 20 年间唯一的一次涨价^[24]。Bridgeport 的产量超过 25 万台（也有资料说超过 33 万台），成了成千上万家小加工厂制作模具和夹具的基础^[20][21]。

①从 NC 铣床到加工中心（1952—1977 年）

Hydro-Tel 变成了 NC

1952 年，MIT 伺服机构实验室根据空军的合同，拆掉 Cincinnati 大型 Hydro-Tel 立式铣床的驱动和控制部分，做成了按穿孔纸带指令同时移动 3 个轴的 NC 铣床。Woodbury 在 1959 年称之为近年来铣床最重要的进步，并写道，NC 首先用在最灵活的机床——铣床上，是有意义的^[1]。仿形铣床需要手工制作的样板，而 NC 能直接根据图纸上的数字切削出立体形状。NC 诞生的经过（Parsons 的提议、APT 语言等）见第 4 章。

空军的 100 台与 5 轴

把 NC 铣床变成市场的是空军。1955 年，空军开始发出制造 100 台 NC 铣床（总额 3,500 万美元）的合同^[28]。以铣削飞机蒙皮的蒙皮铣床（skin mill）和铣削机翼构件的型面铣床（profiler）为主，Kearney & Trecker 承接了其中约四分之一^[29]。1957 年 10 月，Giddings & Lewis 用磁带驱动的“Variax”，成为第一台通过空军验收试验的 5 轴、单主轴型面铣床（profile mill）^[30]。1960 年前后，Rockford 的 Sundstrand 推出了 5 轴的“Omnimill”^[34]。一边改变刀具方向一边切削的 5 轴加工，就这样从飞机零件开始了（如今的 5 轴加工见5 轴加工的解说）。

Milwaukee-Matic：自己换刀的机器

1950 年代中期，Kearney & Trecker 看到标准机床的需求在下降，开始构思用 1 台机器完成少量零件全部加工的机器^[29]。从 Hughes 转来的总工程师 Wallace E. Brainard 等人做出的，是一种从存放刀具的地方选出下一把刀具、用带两只手臂的换刀臂与主轴上的刀具互换的自动换刀装置（ATC）。专利于 1958 年 6 月 27 日申请，1962 年 9 月 4 日获批^[31][32][33]。

装有这种 ATC 的 Milwaukee-Matic，在 1959 年 1 月的行业杂志上以“a flexible automated machining center”为名做了广告。铣削、钻孔、铰孔、攻丝、镗孔都在 1 台机器上完成，从刀具选择、工作台分度、主轴位置到转速和进给，全都由 General Electric 的穿孔纸带控制。有一种零件，原来要用多台机器和夹具完成的 49 道工序，只用 1 个夹具、1 次装夹就完成了^[12][29]。这则广告中已经使用了“加工中心（machining center）”一词。

据 1960 年 3 月的 Control Engineering，Kearney & Trecker 在 1959 年接到 55 台 Milwaukee-Matic 的订单，交付了 30 台，这一年它制造的 NC 机床比谁都多。最热心的买家不是飞机公司，而是设计变更频繁的导弹零件厂商。用户报告说 1 台能干 4—5 台的活，销售经理说刀具费用降到三分之一到十分之一。当时销售的是 Model II（Model I 没有制造），并在准备大一倍的 Model III^[29]。ATC 专利后来与 Giddings & Lewis 打了一场漫长的官司^[32]。Cincinnati 也在 1965 年以前推出了用纸带驱动的加工中心 CIM-X，1968 年又给它装上了换刀装置^[35][36]。

Bridgeport 与 Cincinnati 的后来

1968 年，Bridgeport Machines 被综合企业 Textron 收购。到 1970 年推出了 Series I 的 NC 版和 Series II，1970 年代英国的 Adcock & Shipley 成为 Bridgeport 在欧洲的据点^[21]。Indianapolis 的 Hurco 在 1971 年开始开发装在 Bridgeport 型升降台铣床上的在现场就能自己编程的控制装置，并在 1974 年的 IMTS 上展出了这种控制装置和第一台 CNC 加工中心的样机^[40]。Cincinnati Milling Machine Co.在 1970 年认为自己已不再是只做铣床的公司，把公司名改为 Cincinnati Milacron^[39]。

★立式加工中心的普及与老牌厂商的重组（1978 年—）

CNC 与立式加工中心

1970 年代末，装有计算机的 CNC 普及开来，可以在机床前重新编写程序。Bridgeport 在 1978 年推出了号称能把编程时间最多减少九成的 CNC 铣床^[21]。Cincinnati Milacron 是少数既造机床又自制 CNC 装置（Acramatic）的厂商，政府的 NC 机床解说中也刊有该公司装 Acramatic 的立式铣床^[41]。

同一时期，亚洲厂商的机床进入美国市场，以标准型机床、CNC 车床和简易加工中心站稳了脚跟^[21]。以价格与之抗衡的美国新厂商，是从专做立式加工中心起家的。从父亲车库里的工厂起步的 de Caussin 一家的 Fadal 于 1980 年推出第一台立式加工中心，连控制装置也自己制造以压低价格，到 1995 年卖出了 1 万台^[45]。从分度台起家的 Haas Automation 于 1988 年在 IMTS 88 上展出了第一台立式加工中心 VF-1 的样机。公布价格为 49,900 美元，美国产加工中心的价格降到了 5 万美元以下^[48][49]。立式加工中心把小加工厂原来用升降台铣床和钻床干的活，逐步换成了由 1 台按程序运转的机器来完成。

被仿制的 Bridgeport

Bridgeport 的样式因为过于普及而被仿制。Textron 以从台湾进口的立式铣床模仿 Series I 的外观为由提起诉讼，但国际贸易委员会（ITC）判定没有违规，1985 年 1 月联邦巡回上诉法院也维持了这一判定。理由是：机器整体的外形是为功能服务的外形，不能作为商标受到保护。台湾的 18 家公司和 YCM（永进机械）等参加了这场诉讼^[47][21]。“Bridgeport 型”也成了机型的通称，Hurco 最初的控制装置也是装在“Bridgeport 型升降台铣床”上的^[40]。

老牌厂商的重组

1980—2000 年代，19 世纪以来的老牌铣床厂商相继改变了面貌。Kearney & Trecker 在 1979 年与 Cross Company 合并为 Cross & Trecker，1991 年被 Giddings & Lewis 收购^[42][44]。Fadal 也在 1995 年卖给了 Giddings & Lewis^[45][51]。Cincinnati Milacron 在 1998 年把机床业务卖给 UNOVA，成为做塑料机械的 Milacron^[52]（Cincinnati Machine 于 2005 年由 UNOVA 卖给 MAG Industrial Automation Systems^[55]），Brown & Sharpe 在 2001 年把测量仪器业务卖给了 Hexagon^[53]。Bridgeport 的业务在 2004 年由车床厂商 Hardinge 接手^[54]。美国机床产业整体的衰退和进口自主限制（VRA），见第 5 章“进口浪潮与复兴”。

在现场有什么用？看旧铣床时，只要看“进给是丝杠还是齿条，有没有消除间隙装置（能不能顺铣）”“主轴是塔轮还是齿轮箱，电动机是否装在床身里”“是升降台式、床身式，还是 Bridgeport 型的滑枕加转塔”“刀具是手动换还是 ATC”，就能知道这台机器的年代和擅长的工作。顺铣在今天的加工中心上是理所当然的，但在没有消除间隙装置的老式通用机床上很危险——这种说法就来自这段历史。如今切削的基础，见机械加工的基础。

与日本的关联

日本的铣床，最初是以美国 Cincinnati 的样式为样板发展起来的。1925 年，东京瓦斯电气工业开始以 Cincinnati 的铣床为样板制造，还研究了进口的 Cincinnati、Kearney & Trecker 机床的改进之处。1941 年，大阪机工以 Cincinnati 3 号铣床为准开发了升降台式 MH-3V，作为该公司升降台式铣床的原型（国产机床档案第 2 章）。本章所见的“升降台式”“集中操纵”“High Power”的谱系，就这样直接进入了日本的工厂。

战后，在批量生产用的床身式生产型铣床方面，新潟铁工所于 1954 年与 Rockford 的 Sundstrand 开展了技术合作。1968 年新潟铁工所制造主轴头可在立、卧两个方向回转的 MC 50DIU 时，也研究了当时备受关注的 Sundstrand 加工中心“Omnimill”的资料，然后自主开发（第 2 章 战后·加工中心的诞生）。记述日本加工中心起源的《日本的技术 100 年》，把 Kearney & Trecker 的 Milwaukee-Matic 列为世界第一台加工中心（该书写作 1957 年）；在日本，日立制作所集团于 1960 年制造了带双臂式 ATC 的 NC 万能机床（第 2 章）。1958 年牧野的 NC 铣床，也比 MIT 的 NC 铣床晚了 6 年（第 2 章 NC）。

流向发生逆转是在 1970 年代。松浦机械制作所于 1975 年开始向美国出口立式加工中心，大阪机工也把 1977 年的低价立式加工中心大量出口到美国和欧洲。1982 年，美国机床厂商要求美国政府把日本产加工中心等排除在投资税收抵免之外；1987 年，NC 车床、加工中心等的对美出口自主限制（VRA）开始实施（第 2 章·美国第 5 章）。Haas VF-1 作为“售价不到 5 万美元的美国产加工中心”问世，正是在这一限制时期。

在英国，Cincinnati 于 1934 年开始在西欧制造机床（英国铣床、加工中心的谱系）^[39]，Bridgeport 以英国的 Adcock & Shipley 作为欧洲据点^[21]。1937 年 Brown & Sharpe 的 Omniversal 在英国、法国、德国、意大利被广泛仿制^[1]（德国·意大利的铣床章节）。

常见问题

第一台铣床是 Eli Whitney 制造的吗？

并不确定。Whitney 工厂的机床被认为是现存最古老的铣床，Roe 将其定为 1818 年，但后来的研究认为它是 Whitney 去世后、约 1827 年的产物。Middletown 的 Simeon North 和 Robert Johnson 的工厂，以及 Springfield、Harpers Ferry 的兵工厂，在 1810—20 年代也有类似的机床。可以确定的是，为了取代枪械零件的锉削作业，几家枪械工厂在同一时期各自发展出了铣床。

万能铣床和升降台铣床有什么区别？

升降台式是指让立柱前面的升降台整体上下移动来改变工作台高度的结构，今天的通用铣床几乎都采用这种形式。万能铣床是在这种升降台铣床上，增加可水平回转的工作台，以及通过丝杠和齿轮连接的分度头，从而能够加工螺旋槽和齿轮。两者的形式都是由 1861—62 年 Brown & Sharpe 的机床确定的。

第一台加工中心是什么？

是 Kearney & Trecker（Milwaukee）的 Milwaukee-Matic。它配有用双臂换刀机械手自动换刀的 ATC，用穿孔纸带控制从选刀到工作台分度的全部动作。ATC 的专利于 1958 年 6 月申请，机床在 1959 年 1 月的行业杂志上以“machining center”的名称刊登广告（也有资料称是 1957 年）。

Bridgeport 的铣床为什么会普及到全世界？

装在滑枕和转塔上的铣头可以前后、左右摆动并倾斜，因此不移动工件就能在各种位置和角度上切削，还能用套筒钻孔。一台机床就能完成模具、夹具、试制的大部分工作，价格也适中，所以累计制造超过 25 万台，成为中小工厂的标准设备。台湾等地也制造了同样外形的机床，1980 年代还因外观问题打过官司。