從倪志福鉆頭到群鉆

■ 馬曉榮

激情歲月

從倪志福鉆頭到群鉆

■ 馬曉榮

群鉆是中國工人倪志福于1953年創(chuàng)造的，原名倪志福鉆頭，后經(jīng)本人倡議改名為“群鉆”。寓群眾參與改進和完善之意，這種技術(shù)能將加工效率提高3～5倍且工藝成本為零。回顧祖國群鉆的創(chuàng)新與發(fā)展的歷程，銘記我國一代代金切工作者的無私奉獻精神，對當今弘揚大國工匠精神和推進我國由制造大國成為制造強國有著十分有益的啟示

群鉆是中國工人倪志福于1953年創(chuàng)造的，原名倪志福鉆頭，后經(jīng)本人倡議改名為“群鉆”。寓群眾參與改進和完善之意，這種技術(shù)能將加工效率提高3～5倍且工藝成本為零?；仡欁鎳恒@的創(chuàng)新與發(fā)展的歷程，銘記我國一代代金切工作者的無私奉獻精神，對當今弘揚大國工匠精神和推進我國由制造大國成為制造強國有著十分有益的啟示。

在機械制造中，鉆孔是一項必不可少而又十分普遍的加工工序，在金屬切削加工中所占比例較大，僅次于車削。在實心材料上打孔的主要刀具是麻花鉆。麻花鉆的使用往往是孔加工的關(guān)鍵工序。因為擴孔、鏜孔、鉸孔、拉孔的形位誤差直接與鉆孔的精度有關(guān),保證鉆孔精度、提高鉆孔效率、延長鉆頭壽命是合理使用、改進鉆頭的目標。然而，自19世紀中期出現(xiàn)以來，到20世紀50年代，其幾何角度變化不大，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新加工材料的不斷出現(xiàn)，標準麻花鉆的切削能力已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)，使每個用過的鉆頭的鉆心部分外緣轉(zhuǎn)角處都燒壞了。事情還是從頭說起吧。

1953年夏，北京永定機械廠（今北京北方車輛集團有限公司）承擔了抗美援朝緊急支前任務(wù)，為“蘇-76”自行炮車的“終減速外殼高錳防彈鋼”產(chǎn)品鉆孔，這種鋼硬度高、強度大，標準麻花鉆頭要鉆半天才打通一個眼，而且還磨損許多鉆頭。當時還只是個二級工的倪志福起初用標準鉆頭打眼，一天竟燒壞了12支鉆頭，效率很低。愛動腦筋的倪志福琢磨開了“沒有金鋼鉆，攬不了瓷器活”這句話。什么是攻克高錳鋼的金鋼鉆呢？當時廠里正在推廣蘇聯(lián)席洛夫鉆頭。盛夏的夜間又熱又悶，為革新鉆頭急得吃不下飯、睡不好覺的倪志福，鉆到熱得像蒸籠的車間里照葫蘆畫瓢，也磨了一把席洛夫鉆頭，一上機試車，新鉆頭剛打了一個眼就磨損了。他拿著磨損的鉆頭，借著燈光翻過來倒過去地仔細琢磨，發(fā)現(xiàn)每個用過的鉆頭的鉆心部分外緣轉(zhuǎn)角處都燒壞了。一個大膽的設(shè)想誕生了：磨損和燒壞的部分不正是鉆頭的薄弱環(huán)節(jié)嗎？如果把鉆頭的薄弱點攻下來，它不就成了一把無堅不摧的“金鋼鉆”了嗎？倪志福興奮了，趕緊拿起一個磨損的鉆頭，用砂輪把磨損的部位磨成三個尖、七個刃的形狀，他用這把鉆頭連夜干了起來，奇跡發(fā)生了，新鉆頭獲得了成功。這件事轟動了全廠，倪志福一時成為人們傳頌的新聞人物。

上級領(lǐng)導(dǎo)對這一新型鉆頭的出現(xiàn)十分重視。1955年10月，倪志福首創(chuàng)的這種打破了百年來鉆頭刃口平直的常規(guī)，將“一尖三刃”的普通麻花鉆改成“三尖七刃”的新型鉆頭，被命名為“倪志福鉆頭”。后來又成立了一個由工人、干部和技術(shù)人參加的三結(jié)合小組——北京永定機械廠群鉆小組，開展群鉆的改進和推廣工作。

1956年正值社會主義建設(shè)第一個五年計劃時期，翻身當了國家主人的中國工人滿懷階級豪情地響應(yīng)黨中央毛主席“向科學(xué)進軍”的偉大號召，掀起了社會主義勞動競賽的高潮。

在工礦企業(yè)里廣大工人群眾學(xué)文化、學(xué)技術(shù)、學(xué)科學(xué)、技術(shù)革新、勞動競賽蓬勃發(fā)展。北京永定機械廠工會、團委專程聘請北京工業(yè)學(xué)院的教師，給渴望知識的青年工人講技術(shù)課。正在北京工業(yè)學(xué)院金屬切削專業(yè)任教的于啟勛，被組織上委派到北京永定機械廠講課。他講的“金屬切削原理基本知識”和“先進刀具”，受到了工人師傅的熱烈歡迎。講課的小教室密密麻麻坐滿了人。工人們就像久旱逢甘霖，如饑似渴地吮吸著新的知識。倪志福特別高興。他想：“我光會干，沒有文化知識，講不出個道理來，要有這樣的老師給我指導(dǎo)一下多好呀！”

當時的永定機械廠團委書記翟泰豐也敏銳地看到了這點。翟泰豐找到于啟勛：“于老師，倪志福搞出了個新鉆頭，效果很好，你能不能幫助他總結(jié)總結(jié)?！本瓦@么簡單幾句話，把一個青年工人倪志福和一個青年知識分子于啟勛兩顆火熱的心連在了一起。

據(jù)于啟勛回憶：“倪志福見了我很高興，對我很尊重，于老師長于老師短的有什么話都愿意和我談?！薄昂髞碛腥藛栁?，你和他一塊干圖什么，我說：我什么也不圖，就想和工人在一起把自己的知識貢獻給祖國的建設(shè)事業(yè)?！蹦咧靖ｃ@頭是生產(chǎn)實踐的產(chǎn)物，為了證明倪志福鉆頭具有科學(xué)性、先進性、獨創(chuàng)性、新穎性。于啟勛和倪志福進行了刀具切削力、刀具壽命、刀具磨損、鉆孔加工精度、鉆孔表面質(zhì)量、分屑排屑試驗、金相分析和鉆頭幾何角度分析八個方面的試驗，取得大量數(shù)據(jù)，然后進行理論概括。當時倪志福是第一線生產(chǎn)工人，頂崗作業(yè)生產(chǎn)任務(wù)重，試驗只好在業(yè)余時間進行。于啟勛順著北京工業(yè)學(xué)院—廣安門—長辛店—朱家墳—永定機械廠這條路線，換4次車，行程50公里，單程花二三個小時的時間來回跑。試驗階段正遇上我國三年經(jīng)濟困難時期，于啟勛每月只有28.5斤定量，吃不飽飯，廠里也沒有客飯供應(yīng)，實在餓得頂不住了就到街上買點吃的湊合一頓。有一次在宛平城遇到暴雨，永定河發(fā)大水，于啟勛照樣冒著暴雨直奔永定機械廠?！罢f來也奇怪，不知哪來的那股勁，一個月要往返幾次，也不知道累，餓著肚子也要去搞試驗?！?/p>

就這樣，自1953年起，倪志福和研究小組經(jīng)過十余年中在實踐中逐步總結(jié)改進對53型“群鉆”進行過多次修改，幾何參數(shù)逐步演變，形成了56型、58型、58A型、64型、67型(圖2)。67型是經(jīng)過多次演進而后定型的“群鉆”基本鉆型。

群鉆的研究改進工作進展迅速，推廣工作也是緊鑼密鼓。國慶十周年期間，“倪鉆”參加了一個機床廠舉辦的“北京市先進刀具技術(shù)表演廟會”。廟會上，全市“革新能手”、“先進個人”云集，各種革新技術(shù)“擺攤”競技，現(xiàn)場氣氛異?；鸨?。當天“倪志福鉆頭”的橫幅與對面攤位“張趙李鉆頭”橫幅隔通道對應(yīng)，大會組織者也希望雙方的“較量”掀起廟會的小高潮?！皩χ伞钡臍夥赵絹碓綕狻！薄案也桓覍χ伞?、“有沒有把握”？面對種種詢問，倪志福異常沉著：“沒問題！”

雙方對戰(zhàn)拉開帷幕。比賽要求是：用一塊厚度150毫米的鋼塊設(shè)定用直徑16毫米鉆頭打孔，要求一分鐘打透，并且達到規(guī)定光潔度和垂直度要求。當時圍觀的不少市委、市工會等領(lǐng)導(dǎo)也在此觀看。大家的心情異常緊張。比賽開始，兩臺大搖臂鉆床一齊開動，倪志福手推進給手把鉆頭對準鋼塊孔位。只見鉆頭飛快鉆進孔內(nèi)，鋼塊瞬間就被打穿了?！安门袉T”撳停秒表，大聲高喊“好！一分鐘都用不了，還差好幾秒呢”?，F(xiàn)場頓時一片掌聲和歡呼聲。再看對面攤位機床“卡喳”一聲響突然停機，一看鉆頭斷在鋼塊中，很遺憾，比賽就這樣結(jié)束了。鉆頭退出后，在場同行們紛紛跑過來觀看鉆頭，對鉆頭的磨削、使用提出很多技術(shù)問題，倪志福一一作答?，F(xiàn)場人頭攢動，熱鬧非凡。倪鉆在哪呢？倪志福在哪呢？大家紛紛跑過來觀看。此后“倪鉆”不但被國內(nèi)外廣泛推廣應(yīng)用，而且在國內(nèi)外享有盛名。當年倪志福榮獲全國“先進生產(chǎn)工作者”榮譽稱號，作為全國勞動模范出席了全國群英會并參加了由全國群英會代表組成的先進刀具推廣隊，到全國各地表演、交流經(jīng)驗。

1960年12月，倪志福隨中國機械工業(yè)代表團訪問捷克斯洛伐克，進行了走刀量達1.5毫米/轉(zhuǎn)的“倪志福鉆頭”鉆孔表演，獲得高度的評價。

1963年北京機械工程學(xué)會召開年會。同年秋中國機械工程學(xué)會、機械加工專業(yè)年會又在沈陽召開。這兩個年會都邀請了倪志福和于啟勛出席。為了向年會匯報倪志福鉆頭在經(jīng)濟建設(shè)中起的巨大作用和它的科學(xué)價值，兩人苦戰(zhàn)十余天，寫出了專題論文。在年會上兩人作為中國工人階級和知識分子相結(jié)合攻克科技難題的典型代表，同時登臺介紹經(jīng)驗，受到了與會代表的充分肯定和高度贊揚。在沈陽機械加工年會上宣讀論文后，中國著名勞動模范沈陽刀具大王金福長特意安排他倆去沈陽各工廠企業(yè)傳經(jīng)送寶進行刀具技術(shù)表演，受到沈陽工人群眾的熱烈歡迎。

1964年8月亞洲、非洲、拉丁美洲、大洋洲四大洲科學(xué)研討會在北京召開，倪志福同志代表中國工人第一次登上了世界講壇并宣讀“倪志福鉆頭”論文，受到與會各國代表的關(guān)注和好評。

北京學(xué)習(xí)沈陽經(jīng)驗，廣泛開展職工技術(shù)協(xié)作活動。倪志福、李昌安、杜育鵬、鄭恩洪、常恩山等人在勞動人民文化宮技術(shù)夜校的基礎(chǔ)上，組織了北京市職工第一支技術(shù)交流隊——北京市職工刀具技術(shù)推廣隊。經(jīng)常深入各工礦企業(yè)進行刀具表演、技術(shù)推廣交流活動。倪志福鉆頭在表演中遇到的材料不僅是高錳鋼，還有不銹鋼、銅件、鋁件、非金屬材料的加工任務(wù)。這些材質(zhì)硬度、韌性都不同，一些新的問題出現(xiàn)了。倪志福鉆頭需進一步改進，才能適

應(yīng)不同材料的加工任務(wù)。倪志福虛心向全國同行學(xué)習(xí)，注意吸收兄弟廠同行在加工不銹鋼、銅、鋁、非金屬材料上所用鉆頭的長處，對自己鉆頭的幾何角度、切削力、刀具磨損、耐用性和加工表面質(zhì)量深入研究，創(chuàng)制出一批新的鉆型，形成了倪志福鉆頭新系列。1965年倪志福在“機械工業(yè)”第11期上發(fā)表了“不是倪鉆，是群鉆”的申明。原文如下“最實事求是的名字應(yīng)該為‘群鉆’，因為它是群眾智慧的結(jié)晶”。

倪志福和群鉆工作小組除了不斷推廣、改進群鉆外，還積極為群鉆著書立說，以書籍的形式將群鉆發(fā)展實踐中總結(jié)的規(guī)律和成果固化下來。

在倪志福、于啟勛、周淑英、王育民等人的共同努力下，由于啟勛執(zhí)筆寫出了《倪志福鉆頭》一書，1963年在國防工業(yè)出版社出版。將在生產(chǎn)實踐中誕生的倪志福鉆頭作了理論上的概括和提高，推向社會。群鉆小組先后于1968年撰寫了第一版《群鉆的實踐與認識》，并于1972年推出了修訂版；1979年撰寫了《群鉆新集》；1982年撰寫了第二版《群鉆》，直到1999年倪志福、陳壁光撰寫了第三版《群鉆——倪志福鉆頭》等專著，才為群鉆的發(fā)明、創(chuàng)新劃上了一個圓滿的句號。

群鉆系列鉆型的創(chuàng)新與發(fā)展首先來自實踐，在鉆孔過程中不斷通過刃磨改進，進而再做科學(xué)實驗、理論分析與研究，集結(jié)了群眾智慧的結(jié)晶。群鉆的推廣培養(yǎng)了一大批掌握群鉆刃磨技術(shù)的師傅，為解決鉆孔難題，提高鉆孔質(zhì)量與效率，創(chuàng)造更多的社會效益做出了巨大貢獻。

四川資陽益華工業(yè)科技有限公司肖大益先生1990年研制成功具有群鉆刃磨功能的萬能工具磨床，1996年又研制成功群鉆鉆尖刃磨機，用以代替手工刃磨，提高了群鉆刃磨精度。

群鉆機械刃磨的實現(xiàn)，是促進群鉆產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)之路。21世紀初，海南高超鉆頭有限公司總經(jīng)理周安善先生自行研制了群鉆刃磨設(shè)備，形成了具有大批量刃磨群鉆鉆尖的能力。

2001年海南高超鉆頭公司組織國內(nèi)專家做了評定申請到國家科委“鍍膜群鉆”列項資助。周安善寫的論文《多刃尖麻花鉆的標準化與產(chǎn)業(yè)化》獲得中國機械工業(yè)金屬切削刀具技術(shù)協(xié)會優(yōu)秀論文獎勵。高超鉆頭有限公司刃磨的群鉆已逐漸推向國內(nèi)、外市場。

早在1985-1992年間，湖南大學(xué)林丞、曹正權(quán)等教授先后發(fā)表了群鉆數(shù)學(xué)模型及其刃磨參數(shù)計算、變螺距螺旋面鉆尖數(shù)學(xué)模型等論文，成功地解決了群鉆數(shù)學(xué)模型的求解問題，為麻花鉆尖CAD/CAM、高性能群鉆刃磨機的設(shè)計提供了必要的條件。

湖南大學(xué)胡思節(jié)等教授和工程技術(shù)人員2004年研制成功了5軸數(shù)控鉆尖磨床。群鉆的數(shù)控刃磨機的出現(xiàn)，為國產(chǎn)群鉆現(xiàn)代化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，從此就可完全克服手工或用刃磨夾具依靠經(jīng)驗來調(diào)整、難以達到刃磨準確的缺點。

21世紀以來，鑲裝齒冠的機夾硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭，使用新的TiAlN涂層刀片可大大提高鉆孔效率，能使用100m/min 的切削速度：0.25-0.3mm/r 的進刀量。目前使用硬質(zhì)合金高速鉆孔已不局限于鑄鐵件加工。實踐證明，合金鋼、不銹鋼特別是硬度較高的調(diào)質(zhì)鋼采用硬質(zhì)合金高速鉆孔是較好的工藝方案，鉆孔效率得到大幅度的提高。

目前群鉆的設(shè)計和刃磨已經(jīng)能夠根據(jù)加工的具體需要，設(shè)計出更合理、更完善的鉆尖參數(shù)，使用半、全自動數(shù)控鉆尖磨床，高效、精確地大批量生產(chǎn)多刃尖群鉆系列產(chǎn)品，群鉆的進一步研究、推廣，從硬件到軟件均可提供持續(xù)發(fā)展的需要。我國發(fā)明的群鉆，必將在國內(nèi)外市場中占有一定地位。

2009年上海理工大學(xué)附屬工廠定制了多軸大型數(shù)控鉆銑加工機，選用高速內(nèi)冷、機夾鉆頭加工工藝，估計加工效率可再提高10倍。如何在這些場合發(fā)揮群鉆的優(yōu)越性，研究適合硬質(zhì)合金高速鉆孔的刃型，以及這些鉆型的刃磨工藝等，均可成為今后待解的課題。群鉆的研究、發(fā)展必將持續(xù)地發(fā)展下去，不斷為祖國成為制造強國做出新的貢獻。

群鉆的優(yōu)良性能，使它贏得了一些列的榮譽：1965年倪志福鉆頭獲得國家的科技發(fā)明獎勵；1986年獲得聯(lián)合國世界知識產(chǎn)權(quán)組織的金質(zhì)獎狀和獎?wù)拢?001年12月倪志福獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)布的新型實用專利。群鉆是我國勞動者在建設(shè)社會主義工業(yè)強國的實踐活動中充分發(fā)揮集體智慧創(chuàng)造出來的先進機加工裝備，是我國機械工業(yè)勞動者在社會主義建設(shè)事業(yè)中，迸發(fā)出來的巨大創(chuàng)造性的具體體現(xiàn)，其發(fā)展歷程再次證明了“卑賤者最聰明”的真理性。而廣大工人、知識分子、干部在這一歷程中體現(xiàn)出的團結(jié)協(xié)作、百折不撓、不斷進取的優(yōu)秀品質(zhì)也必將永載勞動者的光輝史冊。

（作者單位：中航螺旋槳制造集團）