只有專用 才能高效——訪哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造及自動化系教授、博士生導(dǎo)師韓榮第

本刊記者/Reporter 劉文元/LIU Wenyuan

韓榮第：男，1942年生，漢族，中共黨員，二級教授，博士生導(dǎo)師。1965年7月畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)并留校，2012年底退休。從教47年，一直從事各層次教學(xué)工作，多次獲得學(xué)校優(yōu)秀教學(xué)成果獎、教學(xué)優(yōu)秀獎和優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)獎；主編教材9部，參編4部，主審3部；發(fā)表教學(xué)研究論文10篇；培養(yǎng)碩士42人、博士13人。曾主持和參加國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、863重點(diǎn)項(xiàng)目、省市重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目和企業(yè)課題等30余項(xiàng)，3項(xiàng)獲部級科技進(jìn)步獎，1項(xiàng)成功應(yīng)用于某型號通訊衛(wèi)星，撰寫高水平科技論文160余篇，其中EI、SCI、ISTP檢索90余篇。獲國家發(fā)明專利4項(xiàng)。

在國內(nèi)最早研制成功小孔攻絲用修正齒絲錐，可在鈦合金、高溫合金、高強(qiáng)度超高強(qiáng)度鋼、奧氏體不銹鋼等難加工材料上高效攻絲；在國內(nèi)最先解決了SiC顆?；蚓ы氃鰪?qiáng)鋁基復(fù)合材料制備構(gòu)件的精密加工工藝問題；研制成功了微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)式振動攻絲機(jī)，解決了鋁基復(fù)合材料的攻絲難題；解決了高效切削Ni基高溫合金用可轉(zhuǎn)位車刀的涂層材料及合理幾何角度的選擇問題，解決了Ni基高溫合金和高強(qiáng)度超高強(qiáng)度鋼鉆孔用硬質(zhì)合金鉆頭合理幾何角度的選擇問題；首次提出并采用了過熱水蒸汽作切削冷卻潤滑劑，實(shí)現(xiàn)了難加工材料的完全綠色切削；首次用超聲波或磁化法處理乳化液，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

在國內(nèi)，刀具領(lǐng)域的研究專家可謂屈指可數(shù)，而哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造及自動化系博士生導(dǎo)師韓榮第教授在切削與刀具技術(shù)方面深耕近半個世紀(jì)，本期主題邀請韓教授來分享其在切削與刀具技術(shù)方面的研究成果再合適不過了。近日，本刊記者有幸在哈工大就相關(guān)問題當(dāng)面請教了韓教授。

近半個世紀(jì)的學(xué)術(shù)耕耘

20世紀(jì)80年代初，韓教授的重點(diǎn)研究方向是鈦合金攻絲。當(dāng)時，全國相關(guān)領(lǐng)域的人們都在熱議難加工材料的加工問題，尤其是鈦合金的小孔攻絲。由于鈦合金的比強(qiáng)度高，在飛行器上的應(yīng)用非常廣泛，但彈性變形大，用標(biāo)準(zhǔn)絲錐攻絲非常困難，絲錐經(jīng)常會折斷。而前蘇聯(lián)的一種稱修正齒的絲錐使韓教授得到了啟發(fā)。他解釋說：一般標(biāo)準(zhǔn)螺紋的齒形角都是60°，絲錐的齒形角也必須是60°才能攻出60°的螺紋，但鈦合金的彈性變形大會，使得攻絲時絲錐的齒頂和齒側(cè)均產(chǎn)生很大摩擦，絲錐會因攻絲扭矩太大而無法工作；而修正齒絲錐齒形角為55°，用其攻螺紋時齒側(cè)形成了2.5°的側(cè)隙角（或稱副偏角），極大地減小了摩擦扭矩（鈦合金攻絲時，摩擦扭矩甚至比切削扭矩還大），如果正確選擇了絲錐的齒形角、主偏角和倒錐角，且滿足一定的幾何關(guān)系，經(jīng)試驗(yàn)證明就可以攻出60°齒形角的螺紋，且滿足螺紋質(zhì)量要求，這種絲錐可減小50%～60%的攻絲扭矩。

除鈦合金外，難加工材料還有諸如高強(qiáng)度超高強(qiáng)度鋼、Ni基高溫合金、奧氏體不銹鋼等，這些材料的攻絲都極為困難。韓教授不禁思考，能否把這種修正齒絲錐應(yīng)用于這些材料的加工？然而，不同材料的物理力學(xué)性能不同，刀具的合理幾何角度就應(yīng)該不同，材料的強(qiáng)度越高，刀具前角就應(yīng)越小。因此，加工不同材料所用修正齒絲錐的前角、后角、主偏角、倒錐角都不應(yīng)相同。盡管切削難題解決了，但修正齒絲錐的生產(chǎn)卻并非一帆風(fēng)順。因?yàn)檫@種專用絲錐在試驗(yàn)階段并不能大量生產(chǎn)，沒有哪個工廠肯接小批量的訂單。于是絲錐的推廣暫且擱置。后來，由于上海的一家螺紋工具廠老板在專業(yè)期刊上看到韓教授的相關(guān)論文，遂與其取得聯(lián)系，這種修正齒絲錐才得以生產(chǎn)和推廣。

除此之外，韓教授的重點(diǎn)研究方向還有Ni基高溫合金用可轉(zhuǎn)位車刀的涂層材料及合理幾何角度的選擇問題，Ni基高溫合金和高強(qiáng)度超高強(qiáng)度鋼鉆孔用硬質(zhì)合金鉆頭合理幾何角度的選擇問題，記憶合金Ni-Ti的車刀材料，硬脆材料的低頻振動攻絲，鋁基復(fù)合材料（SiCp/Al、SiCw/Al）車削（包括車螺紋）用金剛石刀具問題，等等；還逆向思維提出并采用了過熱水蒸汽作切削冷卻潤滑劑，實(shí)現(xiàn)了難加工材料的完全綠色切削，用超聲波或磁化法處理乳化液，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，等等。他桃李滿天下，培養(yǎng)的本科生不可計(jì)數(shù)，碩士和博士研究生55名?？梢哉f，韓教授將其47年的學(xué)術(shù)生涯奉獻(xiàn)給了中國刀具的人才培養(yǎng)和科研事業(yè)，可敬可佩！

人才與切削實(shí)驗(yàn)室 缺一不可

近幾年，我國刀具企業(yè)之間的競爭日益激烈，放眼全國，大大小小的工具廠商比比皆是，為了參與競爭，各工具廠商也是絞盡腦汁。“但無論怎樣競爭，主要是打價格戰(zhàn)，做具體深入研究的廖廖無幾?！表n教授說。

鈦合金等難加工材料在航空航天、汽輪機(jī)等行業(yè)使用較多。目前，盡管進(jìn)口絲錐的價格比國內(nèi)同類產(chǎn)品高10～20倍，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域在難加工材料攻絲時仍首選國外產(chǎn)品。韓教授認(rèn)為，這其中固然有技術(shù)落后的原因，但也不全是技術(shù)問題。韓教授以日本某公司為例解釋，該公司對鈦合金絲錐的研究極為精細(xì)：針對4H、5H、6H等不同精度等級螺孔的要求，攻絲應(yīng)有的底孔孔擴(kuò)量均有對應(yīng)值。“國外的科研人員在對某一種刀具進(jìn)行研究時都會做很多切削試驗(yàn)，以找到最優(yōu)解，再確定生產(chǎn)?！敝袊毒呒夹g(shù)落后的最重要原因之一就是極少有企業(yè)建立切削實(shí)驗(yàn)室。因此，生產(chǎn)的刀具基本是通用型的，加工一般材料還行，但面對難加工材料時，就力不從心了。

不能深入進(jìn)行研究的另外一個原因：人才的匱乏。與上世紀(jì)五六十年代相比，韓教授對當(dāng)今教育體系能否培養(yǎng)符合刀具行業(yè)所需人才持懷疑態(tài)度。在教學(xué)改革之前，哈工大采用前蘇聯(lián)的教學(xué)體制，課程體系非常明確。韓教授回憶自己讀書時是5年制本科，總學(xué)時五六千，機(jī)床、刀具、工藝等都有完整的課程體系，很有條理，例如刀具方面先學(xué)習(xí)切削原理，然后學(xué)習(xí)刀具設(shè)計(jì)，再搞刀具課程設(shè)計(jì)。而現(xiàn)在的4年制本科為通才教育，只有兩千多學(xué)時，專業(yè)課學(xué)時少且無體系可言，實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)也大大減少，學(xué)生學(xué)完印象不深。去工廠實(shí)習(xí)時，，生產(chǎn)線是封閉的，基本變?yōu)樽咝问剑Ч⒑跗湮?。因此，在這種條件下培養(yǎng)的學(xué)生不可能適合企業(yè)的需要。經(jīng)過這些年的教學(xué)和對行業(yè)的觀察，韓教授認(rèn)為，中國的工廠招聘人才仍然是按專業(yè)進(jìn)行的。而現(xiàn)在的通才教育與工廠的實(shí)際需要存在很大差異，學(xué)生到工廠后仍需要從頭學(xué)起，學(xué)生對工廠的適應(yīng)能力差。“人才培養(yǎng)必須腳踏實(shí)地，片面強(qiáng)調(diào)寬口徑是不切實(shí)際的?！表n教授憂心地說。事實(shí)上，現(xiàn)在國內(nèi)的工廠非常缺少研究刀具的人才，這方面的人才非常搶手。但對刀具研究和教學(xué)較好的高校鳳毛麟角。

另外，從事切削的技術(shù)人員的素質(zhì)也有待提高。他們對切削刀具并不很了解，通常都是買來國外的刀具，不去詳細(xì)地了解產(chǎn)品，認(rèn)為國外的東西一切都好。

“工廠的切削實(shí)驗(yàn)室、高校的人才培養(yǎng)及技術(shù)人員的素質(zhì)提高，這三個問題如果得不到解決，中國不可能有高端刀具?！表n教授總結(jié)道。

只有專用才能高效

從上世紀(jì)80年代的修正齒絲錐研究，再到后來對國外優(yōu)秀刀具企業(yè)的細(xì)致考察，韓教授認(rèn)為刀具應(yīng)該向?qū)Ｓ没较虬l(fā)展。對不同的工件材料而言，刀具材料和幾何角度都應(yīng)該有針對性?！暗毒弑仨殞Ｓ没彼辉購?qiáng)調(diào)，“只有專用才能高效?！?/p>

韓教授2012年底就已退休，但還有誰能接過他的接力棒呢？在交流過程中，筆者真切地感受到他對刀具的熱情和對行業(yè)未來的忡忡憂心。他對于工廠建設(shè)切削實(shí)驗(yàn)室始終念念不忘，正是因?yàn)橹袊毒咝袠I(yè)競爭混亂，卻并無技術(shù)提升，導(dǎo)致高端產(chǎn)品只能進(jìn)口。他不斷強(qiáng)調(diào)刀具專用化，但豈止刀具要專用化？從中國的制造業(yè)現(xiàn)狀來看，人才的培養(yǎng)不也應(yīng)該如此嗎？“只有‘專用’才能高效”，盡快擁有自己的核心技術(shù)，為中國走向制造強(qiáng)國添磚加瓦，這才是韓教授提及“專用”的本意吧？