机床
机床（英文名称：Machine Tool）是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床，是实现零件切削加工各个阶段需求的设备。
在19世纪最初20年里，机床开始采用蒸汽机作为发动机，1818年美国人伊莱·惠特尼制成第一台卧式铣床。到1900年以后，铣床用途逐渐扩大，加工平面的效率大大超过了刨床。20世纪30年代生产了拉床、剃齿机等，对迅速发展汽车生产起过推动作用。
机床的主要结构件是指承载工件和刀具的基础件，分为固定不动的床身、立柱、横梁等和移动的滑座、工作台、滑枕等。机床一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等，依据工作原理则可分为周期式机床、通过式机床、转动式机床；工作机构相对于工件或刀具作断续续移动或周期移动的机床，被称为周期运动机床。机床的高刚度、高承载能力、高速度、高精度、重量轻、机械结构简单、标准化程度高和模块化程度高等突出特点，在各个领域广泛运用。
机床在现代工业生产中具有重要的作用，不仅能够提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量，而且还具备灵活性和适应性，能够满足多种需求。机床在各个行业都有着广泛的应用，随着科学技术的不断发展，机床加工技术也在不断进步。通过不停地改进和创新，可以为各个行业提供更高效、更精准的机床加工服务，同时带动各个领域的效率与质量的提升。在当代工业生产中，虚拟轴数控机床被认为是20世纪最具有革命性的机床设计的突破，代表了21世纪机床发展的方向。
发展历程
起源
人类在由原始社会至封建社会的漫长岁月里，开始能够使用工具，有意识、有目的地进行生产劳动与保护自身的生存。最初的简单工具，主要是石器，兼有贝壳、骨、木棒等类工具，这些工具是用手工方式制成的。以后生产工具进一步发展，从石器向陶器及铜器发展，手工业开始产生，有了农业和手工业的分工。在黄河中、上游地区仰韶文化遗址（约公元前4000-前2000年）出土的灰陶和彩陶器上，已有慢轮修饰的痕迹，这种旋盘的传动原理和车床一样，可以说是中国最早的车床维型。
18世纪
十八世纪末叶，产业革命在欧洲开始时，机床发生了本质性的变化，由工人手持刀具而且用人力兼任发动机职能转到由机器来推动机床运转。这时，刀具系统与工件系统都形成了可以代替人手操作的机构，同时，工件的材料也主要是金属了。这就产生了最初形式的金属切削机床。这个时期的重大事件有：1765年英国人瓦特发明蒸汽机，和为制造蒸汽机零件而生产的一些机床；1797年亨利·莫兹利（H·Maudsley，或译成毛德斯勒）发明的刀架（或称滑台）和车床。这两个事件相互之间有着极密切的联系，充分说明了由于机床上刀具系统与工件系统之间矛盾的发展，推动了机床本身的发展。
19世纪
在19世纪最初20年里，机床开始采用蒸汽机作为发动机，因而机床主轴的旋转速度比过去用人工操作要快得多，由于刀架的出现，有可能采用更大的进给量与切削深度，加工质量进一步提高，各类机床陆续得到发展。为了解决平面加工问题，1818年美国人伊莱·惠特尼制成第一台卧式铣床。到1855年，布朗创制了第一台万能铣床，这种铣床具有万能分度头，可以用来制造成型刀具，如用来铣麻花钻沟槽，还可以铣正齿轮。接着还完成了刀具磨床，进一步推动了成型刀具的生产，对机械加工技术的发展有相当大的影响。到1900年以后，铣床用途逐渐扩大，加工平面的效率大大超过了刨床。
在19世纪末的各类机床中，工作机构有了飞跃发展，为机床提供动力来源的发动机部分已由人力、畜力、水力传动发展到使用蒸汽机为主。这时候，三相异步电动机也已出现。传动机构中采用了天轴、皮带轮传动，机床操作实现了机械化。但一般用一台蒸汽机带动许多台机床，使用操作不方便，而且动力消耗极不经济，刀具较为落后，机床的生产率远远不能满足大机器工业的迅速发展。
20世纪
1927年，德国的施莱辛格提出了机床检验的规则，以《机床的检验》名称公布。其中系统地提出了机床出厂前及维修时的验收规则，包括机床的空运转试验、负荷试验、各类机床的几何精度检验、加工精度检验、机床功率与效率的评定，以及各种检验所使用的测量工具，测量基准与检验方法等等。
1928年美国自动机床公司生产了一台使用金刚石工具的金刚石锂床，主轴最高转数达4000转/分。1934年诺登公司开始生产金刚石砂轮并用于磨削加工，这些都是工具材料进展的标志。1920年，发展了汽缸超精加工用的玩磨机床。其余如凸轮轴磨床、使用电磁夹头的活塞环磨床等，在20世纪初也陆续生产出来，而到三十年代则生产了拉床、剃齿机等，这些机床对迅速发展汽车生产是起过推动作用的。
1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，发生了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了数控(NC)和计算机数控(CNC)两个阶段的发展。
21世纪
并联运动机床即虚拟轴机床普遍采用Stewart平台及其变形机构，它是现代机器人技术和现代机床技术的完美结合。并联机床使将近两个世纪以来，以笛卡尔坐标直线位移为基础的机床结构和运动学原理发生了根本性的变革，抛弃固定导轨的刀具导向方式，采用多杆并联机构驱动，完全打破了传统机床结构的概念。由于采用Stewart平台结构，大大提高了机床的刚度，促使加工速度和加工质量显著提高。机床具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度、重量轻、机械结构简单、标准化程度高和模块化程度高等优点，在要求精密加工的航空航天、兵器、船舶、电子等领域得到了成功的应用。虚拟轴数控机床被认为是20世纪最具有革命性的机床设计的突破，代表了21世纪机床发展的方向。
工作原理
普通机床原理
依据被加工工件的运动特性和机床工作机构，机床的工作原理具体可分为如下几种：
周期式机床原理 机床工作机构相对于工件或刀具作断续续移动（周期移动）的机床叫周期运动机床，又分为，工位式：工位式加工即被加工工件加工时停止在工位上。周期——通过式：在周期——通过式机床上，运动之一（如进给运动）和通过式机床相一致。但是在工件加工完毕以后，工件必须向反方句作空程运动。此时，加工工序的方向与通过式机床运动方向相反。周期——工位式：在周期——工位式机床上，工件(或刀具）的进给运动影响工件通过机床的动速度。工件在加工时停留在刀具的旁边，或是工件垂直于通过机床的方向运动。定基准、紧固和放松工件也是工件停在工位上时进行。因此，在周期——工位式机床上，主要的和辅助的工艺工序是以平均速度进行，使工件通过机床的运动速度间断，使机床生产率下降。
通过式机床原理 在直线通过式机床上，工件在加工过程中，在靠近切削刀具处不停止运动，即在加工过程中作连续运动。此时工件的工艺进给运动和通过机床的运动是同一个运动。因此通过式机床的生产效率与工艺进给速度有关。
转动式机床原理 转动式机床为几个相对具有固定用途的工序的组合，这些工作机构位于转子的连续输送运动线上，并完成必要的工艺运动。
数控机床原理
在当代工业中，数控机床已经逐步替代手工操作，成为集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机，一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展，数控机床是普通机床的升级形式，除控制部分外，其工作原理大同小异。
使用数控机床首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。控制介质 控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。数控装置 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。伺服系统 伺服系统由伺服电机和伺服驱动装置组成，通常所说数控系统是指数控装置与伺服系统的集成，因此说伺服系统是数控系统的执行系统。机床本体 数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统简化了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制。
数控机床是现代加工车间最重要的装备，现代的CAD/CAM/FMS/CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择、零件加工的定位装夹等一系列因素的影响。
主要结构
机床的主要结构件是指承载工件和刀具的基础件，可以分为两大类：固定不动的床身、立柱、横梁等和移动的滑座、工作台、滑枕等。结构件的优化目标是在保证机床静态和动态性能的前提下使移动部件轻量化。传统的设计观念是机床刚度越大越好，现代的设计观念是机床移动部件越轻越好。移动部件质量轻，不仅可以提高机床的动态性能，更重要的是减少驱动功率，实现节能省材，达到环境友好可持续发展的目的。
机床的结构特点是在床身、立柱或框架等基础结构件上配置运动部件，在程序的控制下使工件与刀具产生相对运动而实现加工过程。现今，数控机床的许多功能部件，如电主轴、数控系统、滚珠丝杠、线性导轨等大多已不再由机床制造企业自行设计和生产，而是向零部件供应商采购。只有机床的运动组合、总体配置和结构件设计仍然是机床制造企业产品开发部门的核心工作。机床结构的总体配置决定了机床的用途和性能，是机床新产品特征的集中体现和创新关键。
机床结构配置和设计的主要目标和功能是：其一、支撑完成加工过程的运动部件；其二、承受加工过程的切削力或成形力；其三、承受部件运动所产生的惯性力；其四、承担加工过程和运动副摩擦所产生热量的影响。
机床结构设计面临的挑战就是如何保证机床结构在各种力载荷和热的作用下变形最小，同时又使材料和能源的消耗也最少。但是这两个目标往往是相互矛盾的，机床结构设计的任务就是在满足机床性能要求的前提下求得两者之间的平衡。
基本分类
一般机械制造厂的主要技术装备中，按台数计算，机床占60-80%，括金属切削机床、木工机床、锻压机械和特种加工机床等。金属切削机床是利用刀具对金属工件进行切削加工的机器，因为它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”，人们习惯上称为机床。在现代机械制造工业中，切削加工仍然是将金属毛坏加工成规定的几何形状、尺寸和表面质量的主要加工方法。所以金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，在一般生产中占制造机器总工作量的40~60%。
主要分类
数控机床 是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。
曲轴机床 曲轴高效专用机床也有它的加工局限性，只有合理应用合适的加工机床，才能发挥出曲轴加工机床的高效专用性，从而提高工序的加工效率。机床行业定义及分类分析，当曲轴轴颈有沉割槽时，数控内铣机床不能加工；如果曲轴轴颈轴向有沉割槽时，数控高速外铣机床和数控内铣机床均不能加工，但数控车-车拉机床能很方便地加工。
锻压机床 锻压机床是金属和机械冷加工用的设备，他只改变金属的外形状。锻压机床包括卷板机，剪板机，冲床，压力机，液压机，油压机，折弯机等。
其他分类
按万能性程度分 有万能机床，即通用机床，加工范围较广，万能性大，但结构比较复杂适用单件小批量生产，如普通车床、万能升降台铣床等；专门化机床，专门加工一定尺寸范围的一类或几类零件某一道或几道工序，适合于成批生产，如曲轴车床、凸轮轴车床、铣端面打中心孔机床等；专用机床，用于某一种零件某一道特定的工序，适合于大批大量生产，如组合机床。
按工作精度分 按机床的工作精度可分为：普通精度机床、精密机床、高精度机床。
按自动化程度分 按机床的自动化程度可分为：手动机床、机动机床、机床、自动机床。
按机床体量分 按机床的体量大小可分为：小型机床、中型机床、大型机床和重型机床。
性能指标
精度要求
通用机床可以根据等级（普通精密级、精密级和高精密级）和参照相关的精度标准规定的检验项目来确定。如普通车床的主轴锥孔轴线的径向跳动：近轴端为0.01mm，距离主轴端300mm处为0.02mm；精车外圆的圆度为0.01mm，圆柱度为0.01/100mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm等。精密机械设备的主要特点是高精度甚至超高精度，例如，设计高精度外圆磨床时，以加工出圆度为2.0μm，圆柱度为3.0μm，表面粗糙度Ra≤0.4-0.8μm的外圆柱形工件等为依据，确定出头架主轴轴线的径向跳动、轴向审动，头架和尾座导向面对工作台移动的平行度等技术指标，这些技术指标分别为：3.0μm、2.0μm、15.0μm/1000mm。
工作精度好
机床的工作精度是指加工零件的尺寸精度、形状精度和表面光洁度。根据机床的用途和使用场合，各种机床的精度标准都有相应的规定，尽管各种机床的精度标准不同，评价一台机床的质量都是以机床工作精度作为最基本的要求。机床的工作精度不仅取决于机床的几何精度与传动精度，还受机床弹性变形、热变形、振动、磨损、以及使用条件等许多因素的影响。这些因素涉及机床的设计、制造和使用等方面的问题。对机床的工作精度不但要求具有良好的初始精度，而且要求具有良好的精度持久性，就是要求机床的零部件具有较高的可靠性和耐磨性，使机床有较长的使用期限。
噪声小
机床噪声是危害人们身心健康、影响正常工作的一种环境污染，机床传动机构的运转、某些结构的不合理以及切削过程都将产生噪声，尤其是速度高、功率大和自动化的机床更为严重。所以，现代机床噪声的控制应予以十分重视。机床的传动效率反映了输人功率的利用程度，也反映了空转功率的消耗和机构运转的摩擦损失。摩擦功变为热而引起热变形，对机床工作精度很不利。高速运转的零件和机构越多，空转功率也越大，同时产生噪声也越大。为了节省能源、保证机床工作精度和降低机床噪声，应当设法提高机床的传动效率。
操作便捷
机床操作应当方便省力和安全可靠，操纵机床的动作应符合习惯不易发生误操作，以减轻工人紧张程度，保证安全。
维修方便
在满足使用方面要求的前提下，应力求机床结构简单，零部件数量少，结构的工艺性好，便于制造和维修、机床结构的复杂程度和工艺性决定了机床的制造成本，在保证机床工作精度和生产率的要求下，应设法降低成本提高经济效益。此外，还应力求机床的造型新颖，外形与色彩美观大方。
应用领域
汽车行业 汽车制造是机床行业的重要领域之一。机床可以用于制造各种汽车零部件，如发动机、底盘、驱动系统、刹车系统等。随着汽车产业的发展，机床应用也不断创新，如采用高速加工技术，可以大大提高汽车零部件的生产效率和精度。
航空航天行业 航空航天行业需要制造高精度零部件，应用范围非常广泛，用于制造各种需要高精度加工的部件，如涡轮机、导向器、装配件等。采用机床加工可以大幅度提高零部件的精度和质量，确保航空装备的安全和可靠性。
船舶行业 船舶行业需要制造各种船舶零部件和设备，如船舶发动机、液压装置、船舶螺旋桨等。采用机床进行加工可以大大提高这些设备的生产效率和精度。
医疗行业 医疗行业需要制造各种医疗设备和零部件，如医用仪器、假肢、人造器官等。机床可以用于各种医疗器械的加工制造，如高精度零部件的加工、表面处理等。
电子行业 电子行业需要制造各种电子元器件，如板卡、芯片、LED灯等。机床在这个领域的应用也非常广泛，如采用电化学加工技术，可以制造高精度的电极，用于电子元器件的制造。
机床在现代工业生产中具有重要的作用，不仅能够提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量，而且还具备灵活性和适应性，能够满足多种需求。机床在各个行业都有着广泛的应用，随着科学技术的不断发展，机床加工技术也在不断进步。通过不停地改进和创新，可以为各个行业提供更高效、更精准的机床加工服务，同时带动各个领域的效率与质量的提升。
发展趋势
机床作为制造业的工业基础，绿色机床即是绿色制造的重要基石。绿色机床的概念脱胎于机床制造的绿色化，即生产出绿色产品（机床）。发展至今，绿色机床的含义更丰富也更全面，绿色形式也不局限在制造过程的环境友好性。根据绿色制造的原则和指导，绿色机床是综合考虑环境影响和资源能源效率的产品，其绿色特征贯穿于整个机床的生命周期内。然而，目前绿色机床还未有明确统一的规范性定义。
对于绿色机床，欧盟于2010年“下一代生产系统”（NEXTgenerationproductionsystem）研究计划中提出的高效能绿色机床内涵：原材料 机床主要零部件由再生材料制造。设计 机床的重量和体积减小50%以上。使用（节能）通过减轻移动部件质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30%~40%。使用（减排）使用过程产生的各种废弃物减少50%~60%，保证基本没有污染的工作环境。回收 机床报废后的材料100%可回收。
机床本身的绿色化和机床使用过程的绿色化，仅涵盖了机床的原材料、设计、使用和回收流程，这也是现今国内外机床企业应用绿色机床技术的主要方面。绿色机床的多维度特征要素应从机床产品全链条全流程中得以体现，实现绿色机床还包括机床设计、机床的包装运输、废旧机床的回收处理等过程的绿色化。
一个国家机床工业的技术水平标志着自身装备国民经济的能力，体现着一个国家的生产实力，反映着机械工业发展的水平。因此机床工业部门必须首先为各机械制造厂提供先进的、现代化的机床装备，实现国民经济现代化才具备条件。显然，金属切削机床在经济建设中起着重大的作用。
参考资料
濒临破产的沈阳机床，等来18亿央企救助金.m.toutiao.com.2022-05-17
机床行业应用领域解析.中国材料网.2023-11-27
机床行业定义及分类.今日头条.2023-11-25