只有专用 才能高效——访哈尔滨工业大学机械制造及自动化系教授、博士生导师韩荣第

本刊记者/Reporter 刘文元/LIU Wenyuan

韩荣第：男，1942年生，汉族，中共党员，二级教授，博士生导师。1965年7月毕业于哈尔滨工业大学并留校，2012年底退休。从教47年，一直从事各层次教学工作，多次获得学校优秀教学成果奖、教学优秀奖和优秀教学设计奖；主编教材9部，参编4部，主审3部；发表教学研究论文10篇；培养硕士42人、博士13人。曾主持和参加国家自然科学基金项目、863重点项目、省市重点攻关项目和企业课题等30余项，3项获部级科技进步奖，1项成功应用于某型号通讯卫星，撰写高水平科技论文160余篇，其中EI、SCI、ISTP检索90余篇。获国家发明专利4项。

在国内最早研制成功小孔攻丝用修正齿丝锥，可在钛合金、高温合金、高强度超高强度钢、奥氏体不锈钢等难加工材料上高效攻丝；在国内最先解决了SiC颗粒或晶须增强铝基复合材料制备构件的精密加工工艺问题；研制成功了微机控制步进电机式振动攻丝机，解决了铝基复合材料的攻丝难题；解决了高效切削Ni基高温合金用可转位车刀的涂层材料及合理几何角度的选择问题，解决了Ni基高温合金和高强度超高强度钢钻孔用硬质合金钻头合理几何角度的选择问题；首次提出并采用了过热水蒸汽作切削冷却润滑剂，实现了难加工材料的完全绿色切削；首次用超声波或磁化法处理乳化液，实现了节能减排。

在国内，刀具领域的研究专家可谓屈指可数，而哈尔滨工业大学机械制造及自动化系博士生导师韩荣第教授在切削与刀具技术方面深耕近半个世纪，本期主题邀请韩教授来分享其在切削与刀具技术方面的研究成果再合适不过了。近日，本刊记者有幸在哈工大就相关问题当面请教了韩教授。

近半个世纪的学术耕耘

20世纪80年代初，韩教授的重点研究方向是钛合金攻丝。当时，全国相关领域的人们都在热议难加工材料的加工问题，尤其是钛合金的小孔攻丝。由于钛合金的比强度高，在飞行器上的应用非常广泛，但弹性变形大，用标准丝锥攻丝非常困难，丝锥经常会折断。而前苏联的一种称修正齿的丝锥使韩教授得到了启发。他解释说：一般标准螺纹的齿形角都是60°，丝锥的齿形角也必须是60°才能攻出60°的螺纹，但钛合金的弹性变形大会，使得攻丝时丝锥的齿顶和齿侧均产生很大摩擦，丝锥会因攻丝扭矩太大而无法工作；而修正齿丝锥齿形角为55°，用其攻螺纹时齿侧形成了2.5°的侧隙角（或称副偏角），极大地减小了摩擦扭矩（钛合金攻丝时，摩擦扭矩甚至比切削扭矩还大），如果正确选择了丝锥的齿形角、主偏角和倒锥角，且满足一定的几何关系，经试验证明就可以攻出60°齿形角的螺纹，且满足螺纹质量要求，这种丝锥可减小50%～60%的攻丝扭矩。

除钛合金外，难加工材料还有诸如高强度超高强度钢、Ni基高温合金、奥氏体不锈钢等，这些材料的攻丝都极为困难。韩教授不禁思考，能否把这种修正齿丝锥应用于这些材料的加工？然而，不同材料的物理力学性能不同，刀具的合理几何角度就应该不同，材料的强度越高，刀具前角就应越小。因此，加工不同材料所用修正齿丝锥的前角、后角、主偏角、倒锥角都不应相同。尽管切削难题解决了，但修正齿丝锥的生产却并非一帆风顺。因为这种专用丝锥在试验阶段并不能大量生产，没有哪个工厂肯接小批量的订单。于是丝锥的推广暂且搁置。后来，由于上海的一家螺纹工具厂老板在专业期刊上看到韩教授的相关论文，遂与其取得联系，这种修正齿丝锥才得以生产和推广。

除此之外，韩教授的重点研究方向还有Ni基高温合金用可转位车刀的涂层材料及合理几何角度的选择问题，Ni基高温合金和高强度超高强度钢钻孔用硬质合金钻头合理几何角度的选择问题，记忆合金Ni-Ti的车刀材料，硬脆材料的低频振动攻丝，铝基复合材料（SiCp/Al、SiCw/Al）车削（包括车螺纹）用金刚石刀具问题，等等；还逆向思维提出并采用了过热水蒸汽作切削冷却润滑剂，实现了难加工材料的完全绿色切削，用超声波或磁化法处理乳化液，实现了节能减排，等等。他桃李满天下，培养的本科生不可计数，硕士和博士研究生55名。可以说，韩教授将其47年的学术生涯奉献给了中国刀具的人才培养和科研事业，可敬可佩！

人才与切削实验室 缺一不可

近几年，我国刀具企业之间的竞争日益激烈，放眼全国，大大小小的工具厂商比比皆是，为了参与竞争，各工具厂商也是绞尽脑汁。“但无论怎样竞争，主要是打价格战，做具体深入研究的廖廖无几。”韩教授说。

钛合金等难加工材料在航空航天、汽轮机等行业使用较多。目前，尽管进口丝锥的价格比国内同类产品高10～20倍，国内相关领域在难加工材料攻丝时仍首选国外产品。韩教授认为，这其中固然有技术落后的原因，但也不全是技术问题。韩教授以日本某公司为例解释，该公司对钛合金丝锥的研究极为精细：针对4H、5H、6H等不同精度等级螺孔的要求，攻丝应有的底孔孔扩量均有对应值。“国外的科研人员在对某一种刀具进行研究时都会做很多切削试验，以找到最优解，再确定生产。”中国刀具技术落后的最重要原因之一就是极少有企业建立切削实验室。因此，生产的刀具基本是通用型的，加工一般材料还行，但面对难加工材料时，就力不从心了。

不能深入进行研究的另外一个原因：人才的匮乏。与上世纪五六十年代相比，韩教授对当今教育体系能否培养符合刀具行业所需人才持怀疑态度。在教学改革之前，哈工大采用前苏联的教学体制，课程体系非常明确。韩教授回忆自己读书时是5年制本科，总学时五六千，机床、刀具、工艺等都有完整的课程体系，很有条理，例如刀具方面先学习切削原理，然后学习刀具设计，再搞刀具课程设计。而现在的4年制本科为通才教育，只有两千多学时，专业课学时少且无体系可言，实验和课程设计也大大减少，学生学完印象不深。去工厂实习时，，生产线是封闭的，基本变为走形式，效果微乎其微。因此，在这种条件下培养的学生不可能适合企业的需要。经过这些年的教学和对行业的观察，韩教授认为，中国的工厂招聘人才仍然是按专业进行的。而现在的通才教育与工厂的实际需要存在很大差异，学生到工厂后仍需要从头学起，学生对工厂的适应能力差。“人才培养必须脚踏实地，片面强调宽口径是不切实际的。”韩教授忧心地说。事实上，现在国内的工厂非常缺少研究刀具的人才，这方面的人才非常抢手。但对刀具研究和教学较好的高校凤毛麟角。

另外，从事切削的技术人员的素质也有待提高。他们对切削刀具并不很了解，通常都是买来国外的刀具，不去详细地了解产品，认为国外的东西一切都好。

“工厂的切削实验室、高校的人才培养及技术人员的素质提高，这三个问题如果得不到解决，中国不可能有高端刀具。”韩教授总结道。

只有专用才能高效

从上世纪80年代的修正齿丝锥研究，再到后来对国外优秀刀具企业的细致考察，韩教授认为刀具应该向专用化方向发展。对不同的工件材料而言，刀具材料和几何角度都应该有针对性。“刀具必须专用化，”他一再强调，“只有专用才能高效。”

韩教授2012年底就已退休，但还有谁能接过他的接力棒呢？在交流过程中，笔者真切地感受到他对刀具的热情和对行业未来的忡忡忧心。他对于工厂建设切削实验室始终念念不忘，正是因为中国刀具行业竞争混乱，却并无技术提升，导致高端产品只能进口。他不断强调刀具专用化，但岂止刀具要专用化？从中国的制造业现状来看，人才的培养不也应该如此吗？“只有‘专用’才能高效”，尽快拥有自己的核心技术，为中国走向制造强国添砖加瓦，这才是韩教授提及“专用”的本意吧？