春风化雨 求实创新——访清华大学机械工程系冯平法教授

本刊记者/Reporter 李静/LI Jing

冯平法：男，1966年生，1987年毕业于清华大学精密仪器与机械学系机械制造及其自动化专业，获清华大学优秀毕业生称号。1989年毕业于清华大学精密仪器与机械学系，获工学硕士学位，并留校任教。1998年12月至2003年8月，受清华大学选拔、教育部公派和德国爱伯特基金会（Friedrich-Ebert-Stiftung）资助，在德国柏林工业大学访问学习，以优异成绩获工学博士（Dr.-Ing.）学位。现任清华大学机械工程系教授、博士生导师，中国刀协切削先进技术研究分会理事，中国机械工程学会高级会员，担任清华大学机械大类平台课、北京市和国家级精品课“制造工程基础”课程负责人，获得多项北京市和清华大学优秀教学成果奖、入选北京市和国家级优秀教学团队。

冯教授主要研究方向：超声与高速精密加工工艺与装备，制造装备性能分析与优化，数控加工精度原位检测技术；完成或正在主持的国家973计划、863计划、重大专项、自然科学基金、国际合作及企业合作课题10余项，出版专著1部，发表论文100余篇（SCI/EI收录50多篇），授权发明专利和软件著作权8项，参加编写教材和专著3部。

当今世界正处在先进制造技术快速发展的时期。这些技术与高速加工技术、刀具技术、切削加工工艺紧密结合，使机械加工中的劳动强度大大降低，辅助时间大大缩短，产品质量和生产效率大大提高。目前切削加工约占整个机械加工工作量的90%，现代切削技术是制造技术的主力军之一，切削加工(含磨削)在整个21世纪仍是机械制造业的主导加工方法。作为切削加工中重要的基础工艺装备，刀具技术对现代制造的发展起着至关重要的作用。为此，我刊记者近日采访了清华大学机械工程系冯平法教授。

鼎新守正，以勤研致用

冯教授给笔者的第一印象是平易近人，他的学生们称之为“良师益友”，采访过程中冯教授一直面带笑容又不失严谨的与笔者交谈。对于目前大家经常提到的先进制造技术，冯教授认为关键体现在“先进”两个字上，他形象地比之为一个有容乃大的“口袋”，但就其涵盖的范围来讲，如数控技术、计算机辅助设计与制造、柔性制造系统、计算机集成制造系统，包括一些激光加工、超声加工等等都是先进的制造技术。这些技术改变了传统加工中的高强度、低效率以及比较粗笨的加工方式，已成为提高劳动生产率及提高加工精度的必要手段。但是其加工本质没有变，不管是切削还是磨削，仍然都是传统意义上的加工，而我们所要做的就是如何把这些先进的方法手段应用到传统的加工中去，把近些年新兴的这些先进制造技术与传统制造技术更好的融合。

目前，冯教授承担了一些研究课题，在加工和机床领域做了不少工作，且都取得了不错的成绩，其中有一项是“旋转超声加工”。据冯教授介绍，旋转超声加工就是集传统的切削磨削加工与超声振动加工为一体的复合加工，通过改变材料去除机理达到高效精密加工目的，是针对硬脆材料加工的一种比较有效的方法。如光学玻璃、蓝宝石、工程陶瓷、硬质合金、复合材料等硬脆材料因其具有优异的物理、化学和光学性能，目前已广泛应用于军工、航空航天、汽车、医疗、微电子等领域，但由于这些材料具有较高的硬度和脆性，使得这些材料很难采用传统的加工方法进行加工，故其精密加工也一直不尽如人意，在很大程度上制约了这些材料的进一步的推广。顾名思义，“硬”就是比较难加工，“脆”则是在加工过程中容易产生裂纹、崩边等问题，旋转超声加工最明显的特点就是降低了切削力、减少切削热，该方法在一定程度上减小出孔崩边尺寸、降低亚表面损伤，同时也可以减少刀具的磨损，从而提高加工效率、降低加工成本。值得一提的是，该方法具有良好的应用前景，在国外已经有了类似的机床，因此冯教授下一步的工作重点就是要将该项技术实用化，在国内也进行相类似的旋转超声机床的开发。

冯教授正在做的另外一项研究课题是“难加工材料的高速切削技术”。因为切削过程比较复杂，如果单纯地用试验的方法进行研究，不仅费时费力，也会耗费大量的材料，造成不必要的浪费，因此开展切削加工仿真技术研究是非常必要的。切削仿真技术发展得比较快，但是仿真精度能不能满足要求是其关键所在。如果切削仿真精度能够达到要求，那么在虚拟环境中可以测试各种不同条件下切削力、切削温度、加工残余应力、刀具磨损、工件变形等情况，这样对于优化工艺参数是非常有效的。通过构建面向高速切削的材料本构方程，以及刀具和切屑之间的摩擦模型，可以有效提高切削仿真精度，该课题目前已取得了不错的效果，并且有了实际的应用。据冯教授介绍，正和某日本企业合作了一个国际项目，研究一种高强度合金钢的切削仿真技术，仿真切削过程中的切削力、切削温度、残余应力及工件变形等；还有就是，大型飞机结构件很多都是一些薄壁深槽结构零件，在加工过程中如何控制变形，提高加工质量，也应用到了该项仿真技术。

高瞻远瞩，于细处入微

冯教授在上个世纪90年代有一段德国工作求学的经历。在这段经历中，让冯教授印象最深刻的就是德国人严谨、务实的精神以及对质量的重视。良好的态度和严谨的作风形成，是一个长期积累的过程。冯教授认为，德国人一直比较注重细节，在研发的过程中从设计到制造加工各个环节，都能严把质量关，这点是非常值得我们学习的。

清华大学素来是莘莘学子身心向往之地，也是我国培养优秀人才的一个摇篮。我国在人才培养方面，与德国的高校培养路径是不太一样的。比如德国工程领域的教授大都是在学校毕业以后先到企业去工作，在企业做研发或者做管理取得一定成绩以后，再回到学校去竞聘教授岗位。这样的好处是，教授自己不仅本身能够获得相当丰富的实践经验，并且与工业界还有着非常紧密的联系，能够将企业的实际课题拿到高校做研究，这样对学生的培养也是非常有利的。相比之下，在我国，培养模式是“一步一步、按部就班的”，从学校到学校，对于工程型人才来说，这种培养方式实际上是一种脱节，有待改进。冯教授说，清华大学早已发现这个问题，也开始采取一些措施来改善，比如与企业合作，加强学生的实习过程，并且在实习的时候，老师们特别是一些毕业不久的青年教师也要一同参加实习。

现在高校的科研和企业的实际生产之间联系越来越紧密，合作形式也多种多样，这在一定程度上也促进了人才的培养。目前清华大学也和很多企业有这样的合作，如和企业共同建立了联合实验室、举办技术研讨会等。在一些国家重大专项课题中，由企业牵头、由高校做产学研结合，做支撑，就是一些比较好的合作方式。

今年10月份，“2013先进制造工艺与刀具技术研讨会”将在清华大学举办。该研讨会已经举办了4届，冯教授参加了其中的3届，他感觉这个研讨会和纯学术会议还是有一定的区别，它更注重和企业界的联合。以高校为主举办研讨会，实际上是搭建了一个平台，让机床和刀具生产商、用户以及高校的研究人员有一个交流的机会，让大家对最先进的技术有一个互相的了解。本次研讨会将从上海大学移至北京的清华大学举办，也是为了扩大影响范围，希望能有更多的高校参与进来，共同促进我国机床刀具及制造工艺技术的发展。

然而，好的合作方式在执行过程中也未必都能尽善尽美，冯教授强调，企业与高校的合作一定要建立在互信的基础上，将眼光放的长远一些，双方建立一个长期的合作，这才是合作的真谛。由此可见，冯教授对自己所从事的行业之热诚与期冀。冯教授正当年富力强，衷心希望我国的先进制造业在冯教授这样一批专家的带领下，迈上更高的台阶。