是不是中俄无法自主进行产业升级？为什么？ 第1页

冷战谣言罢了，事实恰恰相反。冷战期时西方除美国外的国家，如法国、日本、西德等都大量引进苏联车床。（这个贴子最后涉及“东芝谣言事件”）

　　不过这再一次证明断人财路如杀人父母，苏联经济制度无论过去，还是现代对现有产权关系都构成致命性的替代性威胁，多数人感到对生产资料公有化的恐惧，因而要拼命的造谣、抹黑苏联。

　在冷战期间法国、西德、日本都大量进口苏联的高端车床设备、发电设备，包括美国在苏联解体后，把苏联在白俄罗斯的磁研磨抛光加工设备、工厂一锅端的弄到美国，这些美国以前可是没有的，仅在80年代开始实验室研究，而苏联60年代就普遍应用于国民生产。

　　如果按这题主的这个逻辑法国、西德、日本，甚至美国都无法自主进行产业升级。

事实世界上第一台电渣重熔炉是苏联在58年建成的，60年代苏联为了在西方阵营分化法国，卖给法国两台，至今法国的所有坦克炮身管坯料都是这两台炉生产的。超大机械设备制造（比如大型船舶，飞机，潜艇和工厂组件设备）的关键是大型锻压机，在1991年之前，当时世界上最大的7.5万吨级大型锻压机就是苏联搞出来的，法国那里也有一台6.5万吨大型锻压机,这还是70年代从苏联进口的。

不仅如此西德等也大量进口苏联的高档车床，《铸造设备研究》1991-08 里的论文《苏联机床工业简况》，给出了一些数据： "

　　“自1985年以来,苏联向欧共体成员国出口了18000台机床。其中12000台出口到西德。1989年，苏联生产了13万台机床，其中2.2万台为CNC机床（注：机床产量数控化率为16%，低于日本的30%和西德的20%，但远高于我国1990年时的1.5%

事实上在1976年之前，苏联数控机床产量世界第一,之后被日本超过，但苏联到解体前一直是世界上特种机床的最大生产者和消费者。

另外日本70年代也大量进口过苏联高档车床，如70年代日本从苏联的科洛姆纳生产联合体，进口了КУ153Ф1、КУ299等巨型精密车床，并且像КУ299机床至到现在仍继续运作着——在日本神户制钢公司加工着隧洞防护掘进护盾。

以下是苏联出口到日本的КУ299车床图片

另外超精密加工中的电解加工、火花切割、磁研磨抛光等都是苏联首先提出来的概念，苏联的超精密加工在这些领域都领先于世界（市场经济世界），特别是磁研磨抛光，苏联领先市场经济世界近30年。

苏联工程师早有30年代就提出磁研磨抛光的概念，60年代已经应用于国民生产，而西方世界仅日本80年代才开始实验室研究，当苏联解体时，美国的StephenJacobs工程师了解到苏联磁研磨抛光应用于生产的情况，还很怀疑，以为这是神话，后来亲自到白俄罗斯苏联的磁研磨抛光工厂，91年苏联解体后美国人干脆把白俄罗斯这帮人员、设备一锅端弄到到美国，1994年成立了以Kordonski为首的公司，推出了“磁流变抛光”专利，从而成为全球大牛。

超精密加工中的电火花切割苏联也是领先世界，世界上最早的电火花线切割机是由前苏联拉扎联科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而于1943年发明了电火花加工装置,世界上第一台电火花切割机也于1960年发明于前苏联。

超精密加工方面，莫斯科“红色无产者”机床厂MO-600超精密机床能加工直径400mm以上的KDP晶体，仅美国的军用特种车床的加工精度能超过它，而且至到今天除了美国和苏联（俄罗斯）至到现在没有哪一个国家的车床能达到这种加工精度。

这些中很多领域都是苏联首创，怎么不说西方国家拼命的模仿苏联，这也不断的印证，断人财路如杀人父母，苏联的经济社会制度无论过去还是现在对市场经济对生产资料私人占有制都是致命的替代性威胁。

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转载一下谢尔盖先生翻译的资料。

苏联机床工业的真正水平（正在修改发送）

文章《苏联机床工业现状及发展方向》，刊登于1990年《苏联科学与技术》杂志作者：B．C．别洛夫；C．Г．瓦西里耶夫 翻译：任大力 配图：谢尔盖

我们今天的主要任务是依靠科学技术最新成果以加快苏联经济发展速度，提高经济效益，从而改善人民福利。完成这一任务在相当程度上取决于机械制业行业的努力，而随时提供高自动化的工艺设备则是机床制造业最重要的任务。

现阶段，机床工业发展的主要特点是：高效率，高精度金属切削机床在机床产品中的构成比增加，使这类产品达到当代技术水平首先要采取的措施应该是提高自动化程度和机床单位功率，在工艺操作上实现强化的切削用量并实现固定工作点多工序集中加工。苏联机床工业部根据“提高金属切削机床技术总体综合大纲”的要术对车、“钻-铣-镗”、磨、齿轮加工以及特种加工机床等主要系列组的产品均提出了技术任务书。

车床

苏联机床行业目前生产有所有尺寸系列的各类车床，如半自动型、全自动型、数控型(包括车削中心)、重型、以及立式落地型。远年来又开发出车削柔性生产单元。在万能型车床的基础上，苏联还生产有备种变型产品，如高精度型、普通型(以满足尺寸要求为主)和专用型车床。

半自动型适用于高效而经济的车削加工。配置自动上料机构后， 这类车床既能改进为独立的自动车床，也能并入自动生产线中。这类机床的优点是有相当程度的自动化水平，生产效率高，设计独具特色I刚性好，能有效采用各种先进刀具，布局新颖，便于退刀和除屑。

红色无产者机床厂生产的16К20半自动车床

在第12个五年计划中，半自动车床在大批和大量生产用的机床中所占构成比相当高。这类半自动车床主要有卧式单轴型（多刀和仿形)、立式单轴型(多刀和仿形)以及多轴型(立式和卧式)。数控半自动万能六角车床，既具有普通六角车床的工艺性， 又由于自动加工循环使操作者可多机管理， 故适用于加工形状复杂的捧料和坯料。

多轴自动车床和半自动车床(4～8轴)适用于汽车、拖拉机、电子、轴承及其他大批或大量生产的工业部门。数控立式车床(单柱和双柱型，花盘直径800-20000mm)适用手加工大型旋转工件。

涂层机夹刀片车刀、金刚石车刀和超硬刀具的广泛应用实现了强力切削。金刚石车刀和精密主轴支承的应用使几十分之一微米加工精度等级的车床得以开发出来。

现代车床除了其传统的工艺能力外，还能用以铣削平面、曲形槽以及进行孔的偏心钻。现代化的车削柔性生产单元实际上可不求助钻床和铣床就能全部完成复杂零件的加工。这种具有自动换刀机构、排屑机构、上下料机构(借助机械手)、工件在线自动测量仪和切削域防护罩的柔性生产单元可纳入柔性生产系统。

数控车床16К30Ф3

本五年计划期间，车床类机床在下列方面得到改善：提高了主轴转速、主拖动功率和刀架快移速度；配置了加工精度、刀具磨损、过载 过热、工件调准等用的检测仪器；配置了自动按刀装置。

机电一体化部件在车床上也得到广泛应用。机电一体化部件可视为一个机电综合系统，它包括电磁或机电减速的电动机， 机电测量转换器，该系统电动机微电子控制机构以及其他电子，光电、电气和机械元件，以保证执行给定的工艺功能。采用机电一体化部件可使金属切削机床和其他金属加工设备能在更高的水平上实现模块化设计。

数控车床16К30Ф3

本五年计划期间，车床类机床在下列方面得到改善：提高了主轴转速、主拖动功率和刀架快移速度；配置了加工精度、刀具磨损、过载 过热、工件调准等用的检测仪器；配置了自动按刀装置。

机电一体化部件在车床上也得到广泛应用。机电一体化部件可视为一个机电综合系统，它包括电磁或机电减速的电动机， 机电测量转换器，该系统电动机微电子控制机构以及其他电子，光电、电气和机械元件，以保证执行给定的工艺功能。采用机电一体化部件可使金属切削机床和其他金属加工设备能在更高的水平上实现模块化设计。

梁赞机床厂生产的重型车床1А660

“钻一镗一铣” 加工中心

钻-镗-铣加工二中心用于一次装夹完成箱体件综合加工 。此类机床近年来得到了进一步发展。这类机床在规格上(工作台尺寸)和精度等级上都制定了广泛的系列型谱。

在该类机床上所做的工作有：为其配置了组合钻头，缩短了辅助时间， 提高了生产率。此外，还注意提高主轴转速、进给速度和换刀速度，提高了加工循环的自动化程度和加工精度。

ИC-800加工中心

钻-镗-铣加工中心基型产品和派生型产品的规格型号也得到了扩大。如，为孔加工机床组补充了精镗床(卧式和立式)系列型谱。这种精镗床适用于大批和大量生产条件下，一般说是根据某种(某组)具体工件而设计和制造的并配有精镗削头，工件调整定位附件、刀具和辅助工具。一一由于采用了静压辅承支承和超精密滚动支承， 提高了工艺系统动态稳定性和刚性。

此外采取自动调整刀具尺寸、降低热变形等措施，使该类机床的加工精度提高了。由于机床联动工作的主轴数增多，切削用量提高且上料和加工可同时进行，该类机床的生产率也提高。

ИС-500卧式加工中心

远年来，在数控钻-镗-铣加工中心的基础上， 柔性生产单元获得了长足的发展。这种柔性生产单元是复杂的机床系统中最成功的形式之一， 借此可解决机器制造的自动化问题。在必要时，泼柔性生产单元可完整地纳入柔性生产系统，为其配备自动换刀机构，夹具、检测仪和诊断机构后，就可以进行三班连续作业且只需最少的人员操作。

钻-镗-铣加工中心今后的发展方向是广泛采用可更换多主轴头和程控刀架，以减少加工时单件刀具使用次数，提高主轴转速；采用无过渡传动的拖动系统，以简化主轴结构；减少工序的同时提高加工精度。

ИР-500加工中心

为此，须采取以下措施：应用静压轴承；根据工件、刀具以及坯料基准参数的测量结果进行自动校正(借助数控)；在行程全长上提高各运动部件在各个座标轴上的定位精度和重复定位精度。

ИР-320加工中心

高精度加工

高精度加工及其工艺研究的作用日益重要。可明显看到，人们对先进工艺持续增长的兴趣一方面集中在提高自动化程度上，另一方面集中在提高加工精度上。这是因为，采用精密加工可取消光整工序、便于装配(特别是自动化装配)、改善加工质量、减少废品和返工率、减少检测工序以及提高零件的耐磨性和互换性。精密机器制造在生产多品种产品方面从经济观点看具有最重要的意义。那些今天被视为精密加工的工艺，随着发展在不远的将来就会被视为规范工艺的。

在第12个五年计划期间， 苏联各机床制造厂已制造出各种精密设备，其中主要是：座标镗床、座标磨床、各种类型的精密镗床、车床、磨床、齿轮加工机床和座标测量仪等。如， 古比雪夫机床厂生产的2A459AM14型数控座标镗床。该机床可用以对各种机床、机器、锻压机箱体件上的高精度孔进行钻、铰、镗以及铣削加工。机床合理的布局保证了最大的刚性和抗振性，而这是工件高效精密加工必不可少的基本条件。此外，机床还配有自动更换工件机构。

古比雪夫机床厂生产的2А459АМФ4精密数控坐标镗床

莫斯科“红色无产者” 机床厂研制的高精度专用车床加工的零件几何精度已接近刃切刀具加工所能达到的极限水平。这种MK6511型车床(采用金刚车刀)用于加工电子计算机存贮器的插板，机床配有机械上料机构及用于夹持工件的真空箱。

红色无产者机床厂的超精密车床МК6510

精密磨床的技术水平也有了明显的提高。通用外圆磨床和轧辊磨床已制订了统一的系列型谱。为适应单件小批量加工而制造的万能外圆磨床加工的工件表面圆度误差≤0．2-0．5 微米，平直度为3-4微米／1000毫米。

改进精密磨床的途径之一是扩大其工艺性。为此，该类机床扩充了特殊附件。如奥尔沙“红色战士”机床厂为其生产的平面磨床增设了砂轮轮廓修正器，籍此可增加型面磨削功能。如该厂生产的3Д710ВФ10型平面磨床(卧轴矩台)本来只能加工平面．而使用该附件后可在单件、中小批量生产条件下加各种型面。该机床已纳入磨床系列型谱。 其部件和零件同该尺寸系列其他机床做到了统一化，该机床刚性高，抗振性好，配有垂直运动和横向运动的数显装置。

奥尔沙“红色战士”机床厂生产的3Д710ВФ10平面磨床

目前，超精磨削得到了广泛应用，该工艺能显著提高关键零件(如高速轴承座圈)的加工质量。列宁格勒精密机床厂研制有高速轴承座圈自动精磨机床。

苏联金属切削机床科学实验研究院研制有5878C型齿轮磨削母机。该机床采用靠模法精磨精密锥齿轮和双曲面齿轮，其坯件为专用钢制作且热处理过的预切削齿轮，热处理应包括时效并使齿轮材料组织一致(硬度不均性不超过HRC2)。该机床可用以加工磨齿机分度付、精密分度机构和其他机构中的高精度双曲面齿轮和锥齿轮。

苏联金属切削机床科学实验研究院研制的5878C型齿轮磨削母机

维帖布斯克“基洛夫”机床厂生产有型无心外圈磨削柔性生产单元。该单元用于直径80mm内旋转体工件。工件可在热处理前和热处理后进行磨削。做必要的适当调节后．该单元可加工铸件、钢件、有色金属件、合金以及各种非金属材料(如胶木、塑料等)。由于采用无触点电路控制加工循环，该柔性生产单元可靠性得到提高。

为了加快开发国产精密机床的新产品，苏联机床工业部制订了《精密设备发展综合大纲》。大纲拟定了下述精密机床的基本发展方向：保证机床工作区往复运动和旋转运动的额定精度；提高部件相对位移时所有工作区各基准轴的位置精度保持性，以保证各加工表面的形位精度J完全或基本上消除内振源和外振源引起的振动， 采用表面强化现代工艺(如离子渗碳、渗氨，等离子硬质耐磨涂层及激光淬火)提高基础部件(主轴、套筒、导轨)的硬度并籍此保持精度贮备量。

中国某公司代理的列宁格勒产轴承超精机

特种加工

技术进步与采用更硬的、更耐热、耐磨的新材料的应用息息相关。这类新材料中有不少难以用传统工艺加工。借助苏联发明的电物理特种加工法，目前出现了不少新的能急剧、有时能成数十倍提高加工效率的新工艺。这些新工艺在机器制造业、仪表制造业、电子工业和其他工业领域发挥的重大作用是难以充分估计的。

苏联是特种加工机床最大的生产国和消费国。

采用特种加工不仅能提高生产率和加工精度，而且能减少操作人员、降低投资，开发新颖结构的机器和仪器。特种加工的应用范围在不断扩大，对相应设备的需求量在持续增长。在本五年计划期问．苏联生产有新的精密电火花靠模穿孔机、数控线切割机、特种加工磨床、阳极切断机、超声波穿孔机、激光加工机床等等。这些机床的生产效率与以前型号的机床相比提高了50%到2倍。

机械加工和特种加工相结合的新工艺也开始广泛应用， 如难加工材料磨削的酸蚀工艺以及金刚石砂轮、立方氮化硼砂轮的电蚀成型。

苏联金属切削机床实验研究院研制并由特洛伊茨机床厂生产的4Л723Ф3М型电火花柔性生产单元用以加工结构钢、难加工钢和台金为材质的异形工件(锻模、弯曲模、金属铸模、塑料冲压件、橡胶、玻璃等)。机床的主要设计特点是自动更换工作电极，采用自适应控制系统， 通过自动测量流经电极间和其他部位的介质消耗量来保证加工过程的稳定。机床的钢材最大切除率为1200立方毫米/分钟，加工频率为88KHz时， 工件表面粗糙度Ra=1．6微米。

特洛伊茨机床厂生产的4Л723Ф3М型电火花柔性生产单元

苏联金属切削机床实验研究院研制且由莫斯科机床结构厂生产的4Л723Ф3М电火花柔性生产单元是为了在大型工件上进行靠模冲孔而开发出的第一种型号。机床工作台工作尺寸为800 x 1120毫米，工件最大重量为2500kg。机床配有12个工作电极自动更换的鼓轮机构且采用了自适应控制系统。钢材最大切削率为2450立方毫米／分钟，加工频率为88KHz时，工件表面粗精度Ra=16微米。

莫斯科机床结构厂生产的4Л724Ф3М电火花柔性生产单元

4Р222Ф2型激光穿孔机用于红宝石、金刚石拉模等类似工件的孔加工，工件重量可小到几十分甚至几百分之一克，。加工孔径为0.02-0.2毫米。机床每秒钟可打20个孔。

4Р222Ф2型激光穿孔机

苏联第12个五年计划期问在一系列国民经济领域中推广了电加工机床组成的自动化工段以加工各类复杂廓形的工件，藉此使生产率和加工精度平均提高了30%。

重型机床

本五年计划内， 重型机床有了很大发展。所生产的数控重型机床由于采用了最新技术可用以加工大型汽轮机和燃气轮机部件、大型内燃机的壳体和曲轴以及核反应堆的部件。这类机床的应用使生产率平均提高了4倍。

重型机床的改进方向是增大加工能力和实现自动控制。科洛缅机床厂生产的КУ466型数控单柱立式车床就是一个例证。该机床工件直径可达22000毫米，高8000毫米，重量达500吨。工件加工工序为： 车削复杂形状的内外表面；车削端面，用可更换“镗--铣”头铣复杂表面，钻、锪，镗和铰削各种孔；用车刀或丝锥加工螺纹，磨削内外圆和端面。

科洛缅机床厂生产的重型机床

乌利扬诺夫重型机床厂生产有65А80Ф4和65А90Ф4的数控立式铣床(带十字工作台)。这两种机床用于加工黑色金属、有色金属、高合金钢，耐热高强度合金钢工件的平面和容积表面，机床可按记录在穿孔带上的程序进行高效自动化加工。机床主轴变速范围和进给速度范围扩大，各部件和机构刚性提高，从而使机床能有效地使用各种刀具。滑板和铣头运动分别由直流快反应电机驱动并由滚珠丝杠付传动的进给拖动机构实现。主传动系统中，主轴采用无级变速，主轴转速测量可远距离控制。机床尚采用了振动排屑法

乌利扬诺夫重型机床厂生产有65А80Ф4

65А90Ф4M柔性生产单元可利用各种刀具加工任何材质的任何形状的工件， 包括利用立方氪化硼、金属陶瓷以及其他超硬材料的刀具加工淬硬工件。机床配有工件自动更换双工位装置以及可保证长时间自动操作的PC存贮器。独立刀库紧靠着工作台，换刀时可利用键盘控制。

65А90Ф4M数控立铣

科洛缅机床厂生产有ЗН763Ф1型立式磨床。该机床用于磨削旋转件的内外圆柱面、锥面、型面以及端面。机床刚性好，采用高精度滚动轴承支承，砂轮架采用淬硬导轨并借助滚珠丝杠付驱动，从而使机床具有很高的加工精度。

ЗН763Ф1型立式磨床

在第12个五年计划中生产的重型机床效率高、工件表面粗糙度符合要求，操作方便可靠， 先进的技术水平使其在国内外市场的销路持续增长。

工业机器人

机器人化作为自动化生产过程的方向之一是现阶段科学技术进步的基础。但是，不能把机器人化仅仅理解成在仅需执行辅助功能的场合推广机器人而不让其直接参予工艺过程。工业机器人的意义不在于控制工件和刀具时代替人的操作，而在于能开拓一条大有前途的途径， 即使单独的机器和组合机能并为一个统一的带多级控制系统的自动化综合体。让机器人仅仅按其固有的规律发展是不对的， 因为这样使机器人只能适应各种落后了的技术手段。机器人决不是最终目的。机器人化了的技术综合体不是用以显示采用了工业机器人，而在于藉此能提高产品质量、数量并降低成本。

第12个五年计划期间生产有2组工业机器人：坯件控制型和刀具控制型。承载20～l60kg、尺寸系列一致的桥接式和龙门式工业机器人也开始生产。莫斯科“红色无产者”机床厂生产承载20~40KG的拟人化组合模块工业机器人。开发新一代组合模块工业机器人的工作也在开始进行。新一代工业机器人扩大了工艺性、采用了整流驱动机构、谐波减速器以及CNC控制。

带工业机器人的坯件生产线

在评估过去一个时期苏联机械制造业运用机器人技术的效益时应当指出，这方面没有获得明显效益。主要原因是受到工业机器人产品构成的限制以及产品可靠性差， 缺乏传感系统且没有培训用户掌握这一复杂技术。

机器人技术的重要发展趋势是：扩大工业机器人应用范围， 增加执行装配、检测、去毛刺飞边、抛光、打标记、钎焊印刷线路板等工序的产品。应当广泛推行工业机器人组合模块化设计原则 建立规范化的结构模块、控制机构、程序系统以及由机器人组成的机器人化综合体——这是机器人工业和机器人技术主要的发展方向。

为此，必须减少机器人的规格种类。研制工作机构系统(包括自动换刀、换坯件的夹持机构)，使对接和联接尺寸标准化。执行各种工艺(如点焊、弧焊、激光焊 涂层、装配及设备操作)的工业机器人的基础应是所研制的各种执行模块和工作机构。

此外，要尽快解决传感器应用问题。传感器在苏联机器人系统中尚未广泛应用， 这就限制了适宜型、敏感型、集成型和智能型机器人的开发， 因为这类机器人要能根据内外信息来控制执行机构并对控制程序进行相应的修改。要解决这些问题， 不仅应广泛采用工业机器人，提高其经济效益，而且在建立自动化生产系统(包括自动化工厂)时要为使用机器人创造必要的条件。

自动线

机械加工自动线及其系统今天仍是工件大批、大量生产用的主要设各。远年来，汽车、拖拉机、联合收割机等制造厂在继续添置自动线 由于广泛采用多处理控制系统、高效刀具及由组合机床、专用机床组成生产线的先进布局，自动线的技术水平得到提高。 改进自动线的基本方向是：增加各单位设备的产品数量，减少自动线中的单位设备数量；减少生产占用面积，在机床自动线上进行工件综合加工(包括备料、非金属切削加工、检测、装配、包装等工序)；减少自动线操作时的手动劳动；提高工件质量并保持长期稳定性；提高机床自动线的技术经济效益以及开发可重构的柔性自动线。 此外，苏联正在开发用于无切削加工工艺的机器人和机器人传送自动线并在研究这种自动线在机械加工中的应用。

金属切削机床今后的技术发展向方是：

1、扩大数控技术在金属切削机床上的应用范围；采用以多处理技术、主运动及进给运动电子调速拖动及自动换刀机构为基础的现代控制系统；采用机床基础件状态、刀具磨损量及刀具自动调节的诊断系统；开发适用于大批量生产的数控机床(包括多主轴可换和自动换工件的加工中心)；广泛应用带数控操作系统且能现场编程的机床以及借以开发机器人工艺综合体的高效双主轴多刀架数控机床。

2、开发高自动化的数控柔性生产单元。这种柔性生产单元应能减少操作人员的干预并能在一个到二个工作班次期间独立工作。

3、提高生产率。具体措施为： 增大拖动功率，提高机床刚性及工作速度，采用新型刀具并强化切削用量，扩大机床工艺能力，提高自动化和机械化水平，各工序集中操作，改善排屑机构，采用有效的冷却润滑剂进给系统及可靠的防护装置。

4、提高加工精度。具体措施为： 扩大精密机床品种， 必要时提高机床精度标准。

5、提高机床可靠性和寿命。具体措施为：采用更完善的控制系统、电气设备、高精度轴承及其他配套件，采用优质材料、改善热处理工艺， 提高机床关键零部件的制造质量。

6、为各类重型机床配备数控系统， 在这类机床上实现工件一次装夹综合加工。

7、发展机器零件尺寸加工和刀具加工的自动化设备和配套设备。具体措施为： 采用电火花、超声波、激光、电化学特种加工手段以加工复杂形状的难加工材料和台金；广泛推广复合工艺、磨蚀、等离子机械加工等工艺手段。

8、扩大高速粗精磨削、强力磨削、单砂轮多表面磨削、振动加工等先进工艺的应用范围。

9、进一步强化加工工艺，首先将提高切削用量作为提高生产率的手段。

l 0、提高重型机床的工作可靠性。

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莫斯科工业大学“斯坦金”的校徽

苏联的机床工具制造业在著名的西方大萧条时期以前还默默无闻，大量机器进口自欧洲如德国、瑞士等，但30年代后期就迅速发展，成为欧洲和世界著名的机床工具制造业强国，那么，发展的原因在哪里？其实，也很简单，人才和科技投入，加上国家的强力扶持，使得二战后苏联的技术工程人员已经占世界的三分之一。

在苏联机床工具制造业发展中，苏联机床工具学院Станкин 对机床金属加工的基础研究和科研、工程技术人才的培养起到了重要作用。

苏联机床工具学院创始人J.卡根.萨什波

众所周知，金属切削机床是生产其它机器（汽车、飞机、农业机械、轻工业机械、日用机械等）以及机床本身的基础。机床制造业是机械工业的心脏。任何国家，如果没有发达的机床制造业，就不可能有强大的工业基础，也就不可能成为强国。为了实现建立强大的社会主义工业国的目标，1930年7月12日，根据苏联最高经济委员会主席团№1647决议，批准在莫斯科成立一个专门用来培养机床工具专门人才的高等技术学校，创始人为苏联专家卡根.萨什波Я. Ф. Каган-Шашбай，这就是苏联机床工具学院的前身。它是世界上唯一的一所专门培养金属切削机床及其工具（包括刀具、夹具和量具）方面的高水平设计、制造和管理技术人才的高等学校。

1932年，培养出了第一批29名工程师

建设中的机床工具学院第一座实验大楼

卫国战争期间，学院研制成功的ТС-50 机床，用于坦克和大炮生产线，为胜利起到了重要作用

战后的机床工具学院大楼。战后，随着国民经济的恢复和发展，特别是战后社会主义国家建设的大发展，以及机床工具技术的革命性进步，机床工具学院重要性日益显露，到了50年代，学院已大大增加学员的数量，并设置了高级学位。学校也逐渐在机械工程技术，工具，锻造设备和技术，冲压设备，精密机械，以及工程物理等领域形成了科研实力。在成立25周年之际（1955年），莫斯科机床工具学院已经拥有五个学院：机床，技术，仪器仪表，锻造，工程师夜校和七个专业，这个时候已累计培养超过3500工程师。

上世纪60-70年代，机床工具学院也在新兴的技术领域如自适应过程控制、自动化单元和小批量生产、自动化系统自动机，新型机加工模型等进行了深入研究，特别是74年随着著名专家俄罗斯科学院通讯院士尤·米·索洛缅采夫教授担任校长后，机床工具学院将计算机科学与技术的最新成果开始引入到这个传统技术领域，开创了苏联机床工具技术发展的新时代。因此在1980年该学院成立50周年之际，由于在人才培养（累计18000工程师）和机床工具科技创新方面的巨大成绩，被授予苏联劳动红旗勋章。

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苏维埃最早的数控机床

，从图中的那台开始算起

金属切削机床实验科学研究院徽标和办公大楼

机械制造技术包括金属切削基础研究、材料成型方法、金属切削方法与装备，机械加工工艺规程的制定、机械加工精度、表面加工质量和先进制造工艺的技术发展等，而金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律是一门学科。在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。其内容包括金属切削中切屑的形成和变形、切削力和切削功、切削热和切削温度、刀具的磨损机理和刀具寿命、切削振动和加工表面质量等。俄罗斯科学家在金属切削领域做过很多有开创性的工作，1870年，俄国人季梅首先解释了切屑的形成过程，提出了金属材料在刀具的前方不仅受挤压而且受剪切的观点；1896年，俄国人布里克斯开始将塑性变形的概念引入金属切削，至此，切屑形成才有了较完整的解释；1915年，俄国人乌萨乔夫将热电偶插到靠近切削刃的小孔中测得了刀具表面的温度（常称人工热电偶法），并用实验方法找出这一温度同切削条件间的关系。

苏联机床工业的现代化，离不开人才的培养，这就需要机床工具学院“斯坦金”这类大学和其他中、高等技术教育体系；同时，必须有一只实力雄厚的科研队伍，而苏联机床制造部金属切削机床实验科学研究院（ЭНИМС，简称机床院）就是其中的佼佼者。

斯大林，米高杨和奥尔忠尼启则

金属切削机床实验科学研究院，成立于1933年5月9日，这是苏联在第一个5年计划期间为了加速发展为重工业服务的机床工业，而在苏联重工业人民委员奥尔忠尼启则的直接领导下建立的。作为斯大林最信任的同乡，奥尔忠尼启则被委任为负责苏联工业化的部门负责人，1930年后任苏联最高国民经济委员会主席，同年12月成为联共（布）中央政治局委员。1932年后，调任苏联重工业人民委员，由此可见当时苏联对机床工业的重视。1931年，奥尔忠尼启则创建了机床工具研究所（НИИ станков и инструментов ）和中央机床设计局（Центральное конструкторское бюро по станкостроению），1933年为了加强科研创新力量，既科学和工程工作需要伴随着理论发展来进行实验验证，并在金属切削领域实现应用。因此将2个单位合并，成立了金属切削机床实验科学研究院（ЭНИМС）。二战前，机床院依靠科学依据制订了机床工具行业标准化和规范化的基础，开发了世界第一个用于机床通用技术指标和质量标准的文件，并在短时间内研制了一批机床应用在莫斯科地铁工厂和拖拉机工厂，研制了苏联第一台多轴转塔车床，从此承担了苏联机床工业领域国家队的重担。

机床院研制的测试设备

到二战以后，机床院成为全苏从事机床有关技术研究的权威机构，经过几十年的发展，到1990年，有研究管理部门40个，职工800余人，另有1600人的实验工厂和高加索、维尔纽斯两个分部。研究人员中有院士、博士24人， 副博士200人， 并拥有自己的研究生部。主要从事机床设计基础理论研究，各类机床产品的开发、设计和研制， 特种加工工艺装备的开发研制， 数控系统开发研究，CAD/CAM软件开发，精密加工和精密测量系统研究，机床材料开发和热处理新工艺研究、技术情报，技术规范，标准和指导材料的编制等。机床院不仅从事理论研究和样机试制， 同时还进行中间产品的生产，在样机的基础上生产一个批量，进行生产考核，然后转到专业生产厂去进行大批量生产，从而更加强了该院对机床行业的影响和指导地位。

实验车间

1958年在В.Г.扎斯曼Зусманан 和В.А.罗特米洛夫Ратмиров的领导下，苏联第一台数控机床在红色无产者机床厂诞生。这是一台在普通铣床的基础上加上液压系统、数字控制系统、步进马达及其驱动系统，把刀具的三维运动轨迹送入数控机，由它转换成步进信号去驱动步进马达，使刀具按原定要求切削工件。产品研制成功后，参加了1958年的布鲁塞尔世界博览会，并获得金奖，从此苏联机床工业进入数控时代。清华大学邹至圻教授从苏联考察回国带了一张A4大小的广告，上面印有苏联数控机床的照片和技术指标，尽管没有具体技术数据，但在这张广告的帮助下，清华大学研制出了中国第一台数控机床。

苏联第一台数控机床6Н13ГЭ2，控制系统为ФП-4

1986年研制成功的ПБВ-2型晶体管电气传动系统，完全满足现代机床传动要求，采用ДВУ和2ДВУ型同步电动机， 电动机上装有ПДФ8，ПДФ9型复合变送器（测速机，充电脉冲编码器），以及制动用的电磁抱闸。电机转矩范围为0.05-70牛•米，最高转速范围1000～5000转/分，调速范围10000。主轴传动采用异步电机，晶体管控制方式，无匹配变压器， 功率为2.2～18.5KW， 最高转速4000转/分，异步电机型号为4AХВ2，4AB2。

用可控硅变频器式(3TA1-01)控制功率为3.0~265kW，无匹配变压器， 转速调节范围1000，最大转速1000~2000转/分，通频带为35~40Hz， 采用异步电机型号为AХ714，4AMM4Л等。

在访问中有一位专家谈了个人的看法：如果年需要伺服只几千台，则不一定用交流的，直流伺服也可以满足需要。如果要开发交流伺服系统，则起点一定要高，不要搞模拟的或模拟数字混合式的，应直接搞成数字式的。

目前机床院全数字式的交流伺服系统处于样机试制阶段， 全部采用国产元件。CPU为16位的КМ1801， 准备改成INTEL8086， 以提高系统的适应性。

大名鼎鼎的苏联处理器КМ1801，在苏联信息化建设中发挥过巨大作用，而苏联能够将其实用化到数控技术上，可见技术的成熟，相比之下，龙芯就是光打雷，不下雨

在参观伺服驱动研究室时， 还了解了其它方面的一些研究情况：

早在1975年机床院就研制出一种新型电机，电机轴为一滚珠丝杆件，电机直接将旋转运动变为直线运动。但这项成果一直没有得到实际应用。1988年日本FANUC公司推出同样电机，给他们以很大的触动，认为这种电机减少了中间传动环节，可以大大简化传动系统，减少系统惯性，对大型机床的传动具有十分重要的实用价值，同时差动的原理，丝杆和螺母进行分别控制， 可以很方便地实现高精度(0.1微米)的传动，他们计划在近期开展这方面的应用研究工作。该室还研究了一种新型的高速比传动装置，其原理类似谐波齿轮，但为端面齿啮合，去掉了柔性轮，具有较高的传动刚度，可以直接用于工作台或分度装置的主轴，使结构大大简化。

为了对比各种交直流伺服电机的性能，他们利用PC机，收集了各国著名厂商和苏联生产的各类伺服电机的性能参数，建立了数据库，可进行性能参数比较，其中扭矩-重量，扭矩-速度，可以直接用线图进行比较，直观明了，这种数据库建立起来并不困难，但很适用。

(5)机床数据系统研究

访问期间， 我们看到了几种数控系统。其中一种型号为НЧ-3-1，类似我国单板机式的二轴控制的数控系统，具备车床的基本功能，为小板总线式结构，元件安装比较松散，集成度较低，全部元件都是苏联自己制造的，据工人介绍系统的可靠性不错。

第二种数控系统是2101•05CNC，属苏联自行研制的较高档次的数控系统。采用了QBUS总线结构，双CPU控制，CPU为苏联的KM1801，16位，其性能相当于INTEL8086，工作频率为4MHz， 主要用于车床和铣床，最多可控制六轴，我们看到了该系统在车床上控制单主轴、双刀架的操作。也可以控制双主轴、双刀架的车床。硬件设计全部采用苏联自制元件， 软件功能比较丰富、软件设计有相当水平。据介绍该系统的插补算法有独到之处。但有一个弱点即插补频率较低，据介绍只有50Hz， 这就限制了系统的切削加工速度(FANUC系统为125～250Hz)。

采用2101•05CNC系统的1758Ф4型数控车床

采用2101•05CNC系统的1П420ПФ30型数控车床

采用2101•05CNC系统的1А740РФ3.92型数控车床

可见2101•05CNC系统的普及

我们看到的另一种较先进的数控系统为机床院研制的3C140CNC系统， 一般用于车加工中心， 并可组成FMS系统， 该系统有三个CPU， 最多可控制六轴， 三轴联动， 内存容量较大， 档次略高于2101•05CNC系统。

系统所采用的模拟输出一般为12位D/A， 反馈计数器也是12位的，这使系统在反馈分辨率、输出速度以及位置控制方面的能力受到一定的局限，并要求伺服系统有较高的跟踪性能。据苏联技术人员介绍，他们的数控系统不像西方国家的系统搞成在功能上样样俱全的模式，但是在功能上强调专用性，这样可以减少用户不必要的开支，提高可靠性。（苏联系统工程思想的典型体现）

总之，苏联技术人员设计数控完全立足于本国现有技术条件，综合技术水平比我们高，尤其是软件设计水平高，形成了大批量生产，在机床行业得到广泛应用，使数控机床年产量达20000台， 给我们留下了深刻的印象

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苏联红色无产者机床厂的АП-1型数控机床生产线 苏联数控机床的发展主要在第8和第9个五年计划期间，苏联数控机床的产量增长很快，1960年产量为16台，在第8个五年计划结束的1970年就达到了1588台，而在第9个五年计划结束的1975年，苏联数控机床产量达到了4410台。此时的苏联掌握并投入批量生产的约60个新型号的数控机床，其中超过40款具有自动换刀机，也就是说具备了现在加工中心功能的数控机床。可能很多人对这些数据不以为然，区区几千台，但是我们对比下几个数据就知道了： 1960年 1970年 1973年 苏联机床总产量 15.6万台 20.2万台 21.4万台 其中数控机床 16台 1588台 4410台（74年） $ F' Y* Y4 Z2 N 美国机床总产量 18.85万台 25.1万台

日本机床总产量 25.7万台 21.2万台 其中数控机床 1379台 3046台

德国机床总产量 16.4万台 15.6万台

其中数控机床 816台

可以看出，抛开实际价值的计算，苏联在70年代期间数控机床的生产数量已经达到了世界第一（包括机床产量也在后来达到第一）。其发展是非常迅速的，并超过了老牌机床大国德国。客观而言，此时的德国机床从水平上来说仍然以制作精良而著称，按照价值计算的出口数量达到世界第一，但在新技术的应用和推广方面，确实落在了苏联和日本之后。

那时的日本，还刚刚在消化吸收美国的数控机床技术，1972年数控富士通公司才从母公司独立出来，成为富士通FANUC，1982年7月才改名为FANUC株式会社。1959年尽管他们研制成功电液脉冲马达，到1960年完成连续切削用开环数控的1号机床。但是1973年世界石油危机背景下，电液脉冲马达的液压阀效率低，加上随动性能较差，FANUC组织人力研究开发新的电液脉冲马达不成，所以公司领导当机立断，做出引进美国盖迪(Gette)直流伺服电机来代替的决定，三天内飞往美国签订了合同，全力投入制造，2个月完成。所以日本人一直认为是石油危机给FANUC一个发展的好机会，其关键在于远见卓识，当机立断，在引进此技术时不断消化创新。

而此时的美国有一个产业政策失误，将机床工业划入耗能、耗材的夕阳产业，认为劳动力成本高，买比制造划算。而机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，还需要技术积累，不太符合美国情况，所以美国逐渐放弃了这一产业。60年代中期美国还是净出口国，到80年代中期，进口机床占美国机床市场的一半，使得美国的民用机床工业已经落后于日本、德国（当然军用车床，日本、德国还是落后于美苏英）。

1975年苏联生产的2Д450АФ2型高精度坐标镗床

坐标镗床是高精度机床的一种，它的结构特点是有坐标位置的精密测量装置，用于加工高精度孔或孔系的镗床。在坐标镗床上还可进行钻孔、扩孔、铰孔、铣削、精密刻线和精密划线等工作，也可作孔距和轮廓尺寸的精密测量。坐标镗床适于在工具车间加工钻模、镗模和量具等，也用在生产车间加工精密工件，是一种用途较广泛的高精度机床。

1974年苏联生产的带自动换刀系统的6906ВМФ2型卧式数控铣镗床

2Б622ПМФ2型自动换刀数控铣镗床，刀库容量100把

按照目前俄罗斯业内人士的观点，苏联/俄罗斯数控技术的发展分为6代：

第一代简介:

第一代数控系统，50年代末到70年代初，主要是“Координата Р-68”，“Контур 4МИ”、“Контур 2П”、“Контур ЗП”、“Контур 2ПТ-71”、“Контур 2ПТ-71/3”等产品，其特点是采用了继电器电路与低频电子器件结合（电子管为主），功能比较有限

采用苏联第一代Контур 2ПТ-71数控系统的1А616Ф3С2数控车床，左边的就是数控系统控制柜

采用Контур-4МИ数控系统的1К62ФЗС1数控车床

采用Контур-4МИ数控系统的6М11Ф3数控铣床

采用Координата С-70/3数控系统的苏联机床

采用Координата С-70数控系统的2Р118Ф2数控钻铣床，控制总轴数3个，联动轴数2个，采用了旋转编码器作为反馈元件

第二代简介

70年代初开始，主要由斯坦金机床工具学院、机床研究院等单位完成苏联第二代数控系统，主要产品有：“Координата С-70“、“Координата С-70/3”、“П32-3”、“П32-ЗА”、“ П32-ЗВ”，НЗЗ-1, НЗЗ-2, УЗЗ-1, У22-1 ЭМ-907А等，开始采用国产晶体管设计电路，纸带穿孔机作为存储媒介，同时在软件功能上与第一代相比有了很大提高

Координата С-70系统已经采用了数字量/模拟量转换模块，实现运动控制

Координата С-70数控系统操作面板

随着70年代苏联微电子和计算机技术的进步，苏联开始在第3代数控系统中采用模拟/数字集成电路技术，并进一步增强了功能。这一时期，苏联数控技术开发单位不仅包括原先从事机床技术研究的科研院所，也包括了新的单位，包括航空工艺研究所，以及列宁格勒的一批企业。0 H. q- j3 P6 G! M% ( ~5 [! b 苏联第3代数控系统主要有Н22-1М, НЗЗ-1М, НЗЗ-2М, Н55-1, Н55-2等系列，这批设备的特点是采用了集成电路ИМС-155系列作为核心器件，并利用集成电路器件的优势在功能上不断强化，适应车削、铣削和多功能性的不同要求。其中，1Н22, Н22-1М, Луч-2Т 主要用于数控车床配套；Н33-2, 1Н33, Н33-Н, Курс-332,Н55-1, Н55-2, У33-1, У33-2等系列用于数控铣床配套；2П52, 2П62, Размер-2М系列（直流电机）用于钻、镗床配套；У55-2, Размер-4用于多功能机床 。

ИМС-155集成电路

Н22-1М数控系统标准控制柜

6Р13ФЗ数控铣床，采用НЗЗ-1М数控系统，带有换刀机构，具有三轴联动加工能力

НЗЗ数控系统中的PMW驱动电路板，芯片均为苏联国产

НЗЗ数控系统的控制柜

2611Ф2型卧式数控镗床，采用Размер-2М系统

Размер-2М驱动电路部分

Размер-2М直流电机驱动器

继续回到苏联机床工业的探讨上来。

前面已经介绍过苏联数控技术的发展起步早，水平也不差，70年代一度是世界第一。当然，这个也和机床制造业整体的有关，有些人可能会问美国，德国为什么当时不领先？这个问题涉及了机床工业的诸多领域，到后面我会介绍，现在先讲完苏联数控的发展。

按照苏联专家定义，苏联数控技术在解体前已经发展到第四代和第五代，直到现在世界各国已经到了第六代。划代的主要依据包括采用控制系统的核心器件和数据处理。70年代初，美国INTEL研制成功了具有划时代意义的微处理器，加速了信息时代的前进步伐。同样，微处理器也在数控技术领域产生了重要影响，所以苏联把采用了新型微处理器作为数控系统核心的新一代称为第四代。在这个时期，如同日本法纳科在数控技术领域崛起一样，苏联也有一匹数控黑马，这就是著名的列宁格勒机电厂ЛЕНИНГРАДСКИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД，简称ЛЭМЗ。

我们知道，之前的苏联数控技术发展基本上还是一种老模式，也就是数控系统研制以单独的国家级院所，如机床研究院的自动控制研究室，或者大学，如斯坦金的电气控制系统教研室等为主，与机床制造企业合作完成，还没有像日本法纳科那样的独立企业，所以苏联前三代的数控机床还是那种一看就是普通机床+数控的模式，而不象现在的数控加工中心那种机床与数控成为一体的样子。但是，随着技术的发展，苏联也认识到数控技术随着科技进步已经不单是电气控制系统的升级，而是一种全新生产方式的变革。为此一些从事工业自动控制设备研制的企业开始转型，积极探索，其中的列宁格勒机电厂ЛЭМЗ就成为其中佼佼者，并发展成为苏联国家级数控系统研究中心。

苏联第一台工业控制计算机УМ1-НХ，由苏联KB-2设计局研制，列宁格勒机电厂批量生产

说起列宁格勒机电厂ЛЭМЗ的出身很有意思，1930年3月22日，根据最高国民经济委员会法令，列宁格勒一家历史悠久的化工厂开始从毫不相干的化工产品转为精密的打字机生产，开始了苏维埃时代的新使命。伟大卫国战争结束后，工厂为了国家战后重建的迫切需要，从953年开始开发生产为国家经济和能源行业配套的电力仪表，最初是一系列的单相-三相电度表。到1963年，工厂接受了新的任务：批量生产苏联第一种型号的工业控制计算机УМ1-НХ ，也就是“Управляющая малая вычислительная машина для народного хозяйства”计算机的缩写。

УМ1-НХ是苏联工业控制计算机的先锋，是苏联第一种全晶体管化的数字计算机，由8,000个分立晶体管、电阻器和电容器搭建，采用铁氧体磁芯作为存储器，体积880x535x330 毫米，功率201瓦。采用二进制系统，定点运算。数据宽度15位（14 + 1符号），输入输出设备为当时典型的穿孔纸带和电动打字机。为了在较短时间内掌握高性能计算机的生产，列宁格勒机电厂进行了350多项全面技术改造和升级，到1964年就生产出了合格产品，该计算机在切列波韦茨冶金厂1150轧机线上使用了12000小时，平均无故障率达到1500小时，成为苏联工业控制计算机的主要产品，为此其研制单位1969年获得苏联国家科学技术奖。

ИВ-500工业控制计算机在苏联电力系统得到广泛应用，这是乌克兰文尼察电站主控室，采用了ИВ-500

由于УМ1-НХ计算机的成功生产，列宁格勒机电厂1967年开始生产核电站主控计算机ИВ-500，从此奠定了该企业在工业自动控制系统研制领域的地位，1970年，工厂由于其成熟的设计生产能力，被批准组建了苏联中央数字控制设计局（ЦКБ СЧПУ），从此成为苏联数控系统研制的主力。

1970年列宁格勒机电厂成立数控技术设计局后，就开展了技术攻关，研制成功了第三代数控系统Контур 2ПТ-71，应用于数控车床上。

Контур 2ПТ-71系统的主控板

70年代是数控技术发展的新时期。70年随着小型计算机引入，产生了第四代数控；1974年随着微处理器技术引入，产生了第五代数控。直到90年代，随着PC技术的引入，产生了第六代数控系统，而数控加工技术和工艺也随之不断发展。按照专业的划分，前三代数控一般又称为NC（Numerical Control）， 简称NC，意思是数字程序控制，是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。而采用专用或通用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制，替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现用计算机软件来完成，才被称为CNC，计算机数控。

但是这个时期，以日本FANUC为代表的西方企业，为了达到垄断技术和市场的卑鄙目的，采用了闭式数控技术发展的道路。对用户来说，这种闭式数控系统只是一个被定义了输入和输出的黑匣子，其内部细节是不可知的。这种数控系统最大缺点就是在原来基础上很难或几乎不可能再加入新的控制策略方案和扩展新功能。而日本在谈到FANUC成功的秘诀时，就说道：高收益的另一个秘密是：机床产业已经形成了就连旱涝保收的售后服务部门都无法忽视FANUC的产业结构。用户虽说从机床厂商那里购买设备，不过NC装置大多却都是FANUC生产的。“由于NC装置是一个黑匣子，因此不得不依赖FANUC”（某汽车配件厂商社长）。日本走的是自己的道路，而德国同样也如此，以西门子为代表的企业数控系统和日本、美国等都不兼容，以此来争夺市场。苏联新一代数控技术，就是在这样的环境下自主发展起来。

70年代，在苏联另外一个微电子工业基地——沃龙涅日电子研究所，苏联微处理器电子-60Электрони-60诞生，随后苏联数控研制单位利用其专用模块Электрони - ка-60，研制出了一批苏联第四代数控系统，并推广到东欧国家。

采用电子-60的M2处理器主板

专用模块

克拉斯诺达尔机床厂研制的数控立式车-镗床，采用了新一代数控系统

楚瓦什国立大学电气控制教研室70年代采用新一代数控系统2У22研制出的教学数控车床，实现了用上位IBM-360兼容机进行可编程控制的功能

下面是俄罗斯苏联技术爱好者收集的2P22数控系统的照片，该系统与2У22、2У32-61都是批量生产的标准设备，2P22和2У22采用了全部国产的每秒200万次运算速度的处理器，4-8K非易失随机存取存储器、16-20K的EPROM紫外线可擦除存储器（这些也都是苏联微电子技术的成就）在80年代应用广泛。图中这套设备80年代出产，到前些年才开始改造，贴主对其相当钟情。

电源模块部分

控制器内部，哪有什么电子管气息？

CRT显示器是标准的CNC系统配置

苏联微电子和半导体领域的科学家们同样认识到为工业控制研制专用计算机的重要性，就像日本FANUC利用富士通的处理器研制自己的系统一样。这倒不是为了垄断市场，而是为了适应工业控制要求。由于工业控制的恶劣环境，经常需要特种的部件来构成工业控制用的计算机。最重要的指标就是可靠性，如在一些情况下需要比较宽的工作温度，不少工业计算机能够在零下20度到80度的温度范围内工作；另外一些情况下需要稳定性更好的器件，比如说抗强干扰的器件。另外工业计算机的软件系统比较单一，主要实现特定的功能，而且由于工业计算机通常采用速度不是非常快的处理器，使得程序的编写要求比较高。所以从1974年起，苏联硅谷——泽廖诺格勒的科学家和工程师们就不断研制微处理器，并将其应用于工业控制领域，到980年完成了著名的“电子NC-31”（Электроника НЦ-31）微型机的研制，成为苏联专用于数控系统的处理器。

第一代微型机电子NC-01Электроника НЦ-01，诞生于1974年

第二代16位微型机“电子NC-02”，诞生于1975年

基于K587核心的电子NC-04微型机，采用了陶瓷基板

1979年完成的电子NC-05T，开发了Н1802型高速工控机，实现了32位浮点运算，主要面向的就是工业控制客户

1980年，在前期工作的基础上，泽廖诺格勒推出了划时代意义的电子NC-31，成为苏联数控专用计算机，并一直生产到1991年，期间各个企业研制出了不同类型的数控系统，广泛应用于苏联和经互会国家，成为一代经典。

自1980年起在泽廖诺格勒Ангстреме工厂批量生产电子NC-31，然后技术扩散到“量子Квант”（泽廖诺格勒）工厂和“扩散Диффузион”（斯摩棱斯克）企业。其中Ангстреме和量子共生产了将近4000套电子NC-31，直到2005年还有系统在运转，此时离诞生已经25年了。

批量生产的NC-31控制器主板，尺寸483x310x290mm ，内存容量20K，用户程序8K，16-20字节，配套的等离子显示器最大像素256×256

电子NC-31系列采用了苏联研制的K588微处理器和苏联第一种FPGA器件КР1801ВП1。这里简单做一个科普介绍，FPGA属于微电子技术里的一种，目前非常时兴，所谓FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。简单说，系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能，这个技术现在在电子、通信、控制等领域应用广泛，但在80年代，只有少数几个国家企业掌握，苏联就是其中之一，代表了苏联当时微电子成就。

电子NC-31主要应用于车床

控技术的发展经历了从简单到复杂的过程，而每一次进步都和科技发展成就密切相关。早期数控大多采用开环控制，到后期随着数控系统水平提高，特别是微电子和计算机技术在处理器、传感器等领域的应用，控制功能也日趋复杂，向着半闭环和闭环系统发展。在这里，我尽量用简单道理介绍下这些概念。

所谓开环、闭环伺服系统是专业术语，简单说就是指自动控制系统中调节系统是否是接受反馈的控制，开环指的是只控制输出，不计后果的控制；闭环控制则是由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，也就是说每运动一步都要告诉主机，然后又继续调节，又称反馈控制系统。半闭环伺服系统的工作原理和闭环伺服系统相似，只是位置检测器不是安装在工作台上，而是安装在伺服电动机的轴上。只检测电机的位置，而不检测工作台的实际位置。

开环控制由步进电动机和步进电动机驱动线路组成。数控装置根据输入指令，经过运算发出脉冲指令给步进电动机驱动线路，从而驱动工作台移动一定距离。这种伺服系统比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。只用于经济型数控机床；

闭环伺服系统由伺服电动机、比较线路、伺服放大线路、速度检测器和安装在工作台上的位置检测器组成。这种系统对工作台实际位移量进行自动检测并与指令值进行比较，用差值进行控制。这种系统定位精度高，但系统复杂，调试和维修困难，价格较贵，主要用于高精度和大型数控机床。

半闭环伺服系统的工作原理和闭环伺服系统相似，只是位置检测器不是安装在工作台上，而是安装在伺服电动机的轴上。这种伺服系统所能达以的精度、速度和动太特性优于开环伺服系统，其复杂性和成本低于闭环伺系统，主要用于大多数中小型数控机床。

苏联早期数控系统很多是开环系统，但是随着70年代后期技术发展，第四代以后越来越多的数控系统开始采用更高水平的半闭环和闭环控制，而且系统功能越来越强大。从列宁格勒机电厂的一系列产品里就可以看出其步伐。

2M43-22数控系统

采用2M43-22系统的激光切割机

列宁格勒机电厂70年代后期推出的2M系列数控系统是典型的开环控制系统，其中2M-43用于数控电火花线切割机；2М43-22 系统用于数控激光切割机，均采用电子-60处理器，其中2M-43最多3轴控制，3坐标管理，最大I/O数：48/48；2М43-22 最多3轴控制，2坐标管理，最大I/O：16/16。

而80年代初托木斯克“循环”联合体和列宁格勒机电厂推出的2P系列就成为闭环系统，其中有2Р22, 2Р22-02和2Р32М（列宁格勒机电厂）等3个系列，其中前2种用于车床，2Р32М可用于车、铣削控制。系统仍然采用电子-60核心器件，但硬件、软件功能进一步完善， 2Р32М拥有128/64路离散量I/O，直线和圆弧差补功能进一步完善。

采用2Р32М系统的11Б40ПФ303型机床

2Р32М系统主板测试

采用2Р22系统的车床至今仍在发挥作用

有关苏联数控技术的介绍到这里就该涉及到谣言中的东芝事件了，那么真实苏联的数控技术是什么样的？我们在此先做一下科普数控机床多轴加工的概念，因为这个技术细节关系到我们后来的介绍。不过这些知识不会超出中学几何范畴。

标准的坐标系统是一个右手笛卡儿坐标系统，如图所示。数控机床基本坐标轴为X、Y、Z三根直线运动轴，对应每一根直线运动轴的旋转运动轴分别用A、B和C轴来表示

一般规定，Z轴为平行于传递切削动力的机床主轴的坐标轴，Z轴的正方向是增大工件与刀具距离的方向。X轴作为水平的、平行于工件装夹平面的轴，它平行于主要的切削方向，且以此为正方向。Y轴的运动则根据X和Z轴按右手法则确定。

如上图所示，分别绕X、Y和Z轴做旋转运动的旋转轴分别被命名为A、B和C轴。A、B和C轴的正方向相应地在X、Y和Z坐标轴正方向上按照右手螺旋前进方向确定。

根据需要，机床可能还具有除X、Y和Z三个直线轴、A、B和C三个旋转轴以外的附加轴。对于直线运动，对分别平行于X、Y和Z轴以外的第二组直线轴，分别指定为U、V和W轴，机床实例如下所示。如果还有第三组直线轴，则分别指定为P、Q和R轴。对于旋转轴，如果机床具备第一组旋转运动A、B和C的同时，还有平行于A、B的第二组旋转运动，指定为D、E轴。

东芝事件中提到的9轴5联动则还有另外的含义。所谓9轴是指机床的可动轴，这是表示可以实现直线或回转运动功能的单根轴。在设计专用机床设备时，可以根据工艺需要，配置任意数目的可动轴（所以最多时候你可能听说过32轴的）；而数控机床的联动轴是指在数控系统的控制下，可以同时动作的运动轴。因此，机床具备的联动轴数目取决于机床本身结构，还与数控系统具备同时控制这些可动轴的能力有关。所以说一台“九轴五联动”的机床，就是指机床的可动轴数目有9根，而能同时联动的轴数目为5。

多轴联动的优势就在于，由于刀具相对于工件（或工件相对于刀具）能形成各种角度位置关系，多轴联动数控机床在具备三轴联动数控机床全部功能的同时，解决了三轴联动（XYZ）数控机床不能完成的难题，其主要特点是一次装夹后，完成零件除安装面外的全部结构特征加工。多轴联动机床能完成复杂型腔、孔位的壳体和模具等一般三轴数控机床不能加工或很难一次装夹完成的加工。例如，零件上的孔，看似细小，实际上，钻大量的斜孔会浪费大量的时间。如果使用三轴机床进行钻斜孔，必须为每一个孔做不同的工装，采用多轴加工方式则可减少夹具，避免多次装夹。另外，这一优势在加工空间的、平滑的三维自由型面方面尤为重要，例如航空发动机和汽轮机的叶片、舰艇用的螺旋推进器以及许多特殊曲面特征。如图所示为汽轮机整体叶片零件。

这一类零（部）件如果用三轴数控机床加工，由于其刀具相对于工件的位姿角在加工过程中不能变，如左图所示，加工空间自由曲面时，刀具和工件就有可能发生干涉或者出现欠加工的情况（即加工不到，如图1-9所示，叶片根部刀具就切不进去）。而用五轴联动机床加工时，则由于刀具相对于工件的位姿角在加工过程中随时可调整，如右图所示，就可以避免刀具与工件间的干涉并能一次装夹完成全部加工。

正是由于多轴加工的高性能，可以完成过去非常复杂工艺才能完成的任务。但是，这也意味着系统也更加复杂，相比三轴联动数控机床控制系统，多轴联动机床对其数控系统提出了更高的要求，系统在内容上要复杂得多、在功能上要丰富得多。概括说来，数控系统首先必须具有至少五轴联动控制的功能，另外由于合成运动中有旋转运动的加入，这不仅增加了插补运算的工作量，而且由于旋转运动的微小误差有可能被放大从而大大影响加工的精度，因此要求数控系统要有较高的运算速度（即更短的单个程序段的处理时间）和精度。所有这些都意味着数控系统必须增加处理器来进行处理（即采用多个高位数的CPU结构）。另外五轴加工机床的机械配置有主轴倾斜方式、工作台倾斜方式和两者的混合式，数控系统也必须能满足不同配置的要求。最后，为了能实现高速、高精的五轴加工，数控系统还要具有前瞻（Look Ahead）功能和较大的缓冲存储能力，以便在程序执行之前对运动数据进行提前运算、处理并进行多段缓冲存储，从而保证刀具高速运行时误差仍然较小。

苏联在1977年后陆续开发的数控系统，相当多的已经具备了多轴多联动功能，在这一方面主要是列宁格勒机电厂和托木斯克“循环Контур”联合体，他们在79年到83年间陆续推出了2С系列数控系统，包括2С42-61、2С42-65、 2С85-62、2С85-63，其中

2S42-61：托木斯克“循环Контур”联合体1979年生产，采用微处理器MS1201，专为复杂的机床和加工中心（OC）可最多控制轴数：8，最多3轴联动。

MS1201主控板

苏联80年代中期几家企业又推出了新型3С系列高档数控系统3С140, 3С150, 3С170，进一步填补了苏联在高端数控系统的空白，其中：

3С140：循环联合体1987年投产，数控系统品牌为AP-140，采用了苏联新一代微处理器К1801ВМ2为核心，并采用了新的AP-140编程语言进行设计，数字I/O量：256/256，内存RAM：32K，用于车削中心，最多控制轴数：4，最多3坐标加工

К1801ВМ2微处理器拓扑结构

采用3С140系统的13Т31Ф3数控车床

ЗС-150：列宁格勒机电厂80年代中期投产，主要用于钻床、铣床、镗床等设备，采用电子MS1201.02控制器，ЯФП电气编程语言，数字I/O数：420/210，内存RAM：32/64/128K，最多控制轴数：12，最多7轴联动。

电子MS1201.02控制器模块

采用ЗС-150系统的数控激光切割机和线切割机

3С-170 ：循环联合体1987年投产，数控系统品牌为AP-170，采用了苏联新一代微处理器К1801ВМ2为核心，数字I/O量：256/256，内存RAM：64K，主要用于数控磨床，最大控制轴数：10，最多5轴联动。

苏联用于大型、重型机床的数控系统为Уникон-20，该系统由西伯利亚电工学院（今日西伯利亚国立技术大学）研制，由位于摩尔达维亚首都基什尼奥夫的Счетмаш工厂1988年开始生产，采用МК-20处理器，具有强大的数据处理能力，最大控制轴数：8，可同时联动轴数：6，主要用于类似东芝事件中的那种重型车铣复合加工中心。

Уникон-20系统设计者，西伯利亚电工学院瓦列里·卡根博士Валерий Геннадьевич Каган

Уникон-20可以实现类似的功能

苏联数控技术的发展随着1991年的解体嘎然而止，一切成果都毁于一旦。列宁格勒机电厂1980年在数控技术设计局基础上成立了“全苏数控系统科学研究所ВНИКИ СЧПУ”，员工1000人，年产数控系统3000套，计划在1991年扩建，员工数达到5000人。然而，解体后企业陷入了危机，在国家定单大量减少，技术工程人员大量流失，最后不断转制，靠电力计量仪表维持生存，就在我们这篇帖子开始写的前夕，宣布了破产。由于列宁格勒的技术积淀，目前俄罗斯主要的数控系统生产商都是从机电厂出来的，包括与中国蓝天数控合作的波尔特-系统有限公司，4C公司等。另外一家，“循环”联合体的数控系统生产线也被摧毁，现在仅靠控制柜面板来料加工维持生存，还有一些维护当年系统的零活，昔日的辉煌只能在企业主页的“历史”一栏里展现了。而前面提到的УНИКОН-20数控系统设计者，瓦根博士也移民美国，苏联时期积累的技术基本上都已殆尽。

今天的俄罗斯已不再能生产苏联时代80%以上的车床，人才大量流失，数控系统成了国外的天下，其中德国西门子占据了半壁河山，其他的则由与中国蓝天合资的列宁格勒NC系列中低档系统，日本数控系统分割。斯坦金工业大学现在也沦为打工仔，为国外数控系统做培训。