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苹果手机靠它钻孔,看看中国第一微钻技术如何诞生

 昵称21399464 2017-02-24


在上海工程技术大学科研处的精心设计下,她的成果“微钻”被放置在一个精美的珠宝台内,在展台射灯的光线照射下,直径仅为0.05毫米的钻头发出淡蓝色的光芒,静静地等待着“赏宝人”的到来。




一年中,黄立新的科研生活已经发生了翻天覆地的变化,她成功解决了苹果IPhone和Ipad制造工艺中的钻孔难题。在金秋时节,她完全陷入了忙碌的产学研对接工作中。南京第二机床厂的厂长率领全体研发人员前来取经洽谈合作;上海机床厂表示出诚意合作的意愿,医疗器械行业和纺织服装行业中的各大企业也在与她进行密切沟通……势不可挡的微钻产业化浪潮正在向她袭来。


 上海国际工业博览会的惊鸿亮相,让中国牌“微钻”声名鹊起,引来了无数粉丝的关注,也为中国先进制造业发展送去了满满的希望。


一个钻背后的秘密


切削,是黄立新的一生所追求的事业,1979年,她以江苏省南通市高考状元的身份进入南京工学院(现东南大学)机械制造工艺与装备专业学习,接触到了各种刀具。车刀、铣刀、钻头……这些看似不起眼的加工刀具,却不可否认是一个个厚重的桩基,给予了整个国家加工制造业强有力的支撑。


在黄立新眼中,倪志福钻头是他们那个时代机械工程人心中的一个里程碑,在机械加工中,钻孔是一项必不可少而又十分普遍的加工工序,钻头的设计和制造更是与受力变形、温度变化等密切相关,决定着实际加工制造的进度和产量。而倪志福使钻头磨制的几何角度数值和精度数值达到了无与伦比的尺度,成为了当时世界上工艺最复杂,阻力最小、生产效率最高的钻头。




毕业后,黄立新来到上海工程技术大学工作,担任机械制造实验的教学老师,一干就是20多年。当人生的车轮迈向了40而立之年,黄立新开始追求她的钻头之梦,她执意选择了广东工业大学攻读博士学位。这个名不见经传的大学的高速加工研发实力处于世界领先地位。在选择研究方向时,黄立新查遍了国内外的相关文献,到各大企业进行了广泛的调研,选定了将微钻研究作为科研的主攻方向。


在科学技术日新月异的今天,众多的电器设备都在往“小”处发展。纳米技术发展,以及集成电路的摩尔定律的一次次突破更是要将人类带往更小“微小”的微观世界。而微钻在这些领域的加工中有着与生俱来的优势。在全世界微钻的供应商只有两家企业,一个是日本企业,一个是德国公司。如果她能在技术上取得突破,无疑将大大提升中国加工制造业的能力!


加油!勇敢地向前走

 

微钻的设计和加工不同于普通钻头,过去这些大钻头所忽略的很多性质,在微钻技术研发中,个个都是技术难点。越是微钻,加工中的转动轴的速度要求就越高,轴的转速高达每分钟20万转,但是当时美国的Westwind公司对中国采取了技术封锁,这种轴根本就买不到,历经艰难,黄立新终于辗转从合资企业的一个朋友那里买到了这种特殊的转动轴。一般的钻头,灰尘的侵扰对其特性并没有太大的影响,而微钻因为尺度小,细微的变化就可能引发切削质量的大幅度下降,黄立新跑遍了各大厂家,终于定制到了专门的微钻防尘罩。而在经费供应上,上海工程技术大学和广东工业大学也是全力支持。


接下来就是高强度的研发工作。近年来,国家对科研的投入力度不断加大,各种先进的设备进入了各大院校,让高水平的研发有了可能。。黄立新欣喜地发现,在自己工作的上海工程技术大学就有非常先进的设备仪器可供利用。材料学院的能谱仪、高倍扫描仪对选择钻头材料,观察钻头受力情况十分有帮助,而工程技术中心的计算机仿真模拟软件,则让她可以轻松地完成各种设计。而中国五矿下属的华伟纳公司则愿意帮助她加工出“微钻”。


整整五年,黄立新在微钻研发的第一线忙碌,1500多个日日夜夜,她奔跑在广州和上海之间,穿梭在企业和实验室中。成果研发终于尘埃落定,但是如何把成果推销出去,黄立新的心里可是一点底都没有,去企业洽谈合作,在她心里和“去讨钱”没有什么区别,这个步伐是怎么也迈不开的。


上海国际工业博览会对于黄立新来说,是个陌生的名词,在科研处陈思浩处长的鼓励下,她忐忑不安地报了名。为了让黄立新把自己的技术大胆展示出来,陈思浩处长几次安抚这位面对产业化带有紧张情绪的女学者。“大胆谈,别怕,学校做好你的所有后勤保障!”


谈项目时,科研处的工作人员在旁边陪同交流,签合同的时候,科研处的工作人员手把手地教授技巧。黄立新所做的就是大胆迈步向前冲!


钻好了苹果的“孔” 

 

2011年的工博会后,两家企业向黄立新伸出来了橄榄枝,一家是上海惠而顺精密工具有限公司,一家是奥森科技有限公司,签订了2个技术服务合同,总金额7万元。这让这个已经不再年轻的机械专家信心倍增。


而紧接着的发生的故事让黄立新完完全全感受到了自己成果的价值所在。上海锐安精密工具有限公司的老总火烧火燎地找到了黄立新,其公司接到了苹果公司的巨额的加工订单。几百万个零部件上要钻一个微小的盲孔。面对复杂的孔底和孔壁要求,黄立新倒吸一口冷气。


整整2个月,黄立新在位于宝山的生产基地里做微钻。一开始一把微钻只能加工200个零部件。怎么能既照顾孔壁的加工,又能兼顾孔底呢?在苦苦的思索中,铣刀这个名词跃入了她的脑海,它能很好对孔壁侧面进行切削。一个全新的“钻铣刀”就此诞生!随着材料的调整和钻型的不断改进。黄立新的微钻达到了令人吃惊的效果。一把钻头可以连续完成5000个孔的加工。几百万个零部件的加工就这样顺利地完成了。黄立新也实实在在的感受到了技术的经济价值,这次技术开发项目的合同金额高达280万元,这还是企业主动提出,自己没有讨价还价的原始价格。


而这次经历也让黄立新意识到了科研和产业化之间的本质区别,企业讲究的是实际效果,科研注重的是各种特性研究,在产业化推进中,要最快速地因地制宜解决最紧迫的问题。


面向更广阔的产业空间


一招鲜吃遍天,黄立新的科研成果获得了2012年度中国机械制造工艺科技成果一等奖。


黄立新在微钻上的科研能力引来了各大行业的关注。如今,一连串的企业合作项目等待着黄立新去完成:南京第二机床厂希望她参与到国家工信部重大专项齿轮滚刀的设计研发过程中来;玉柴机械厂希望她能研发出一种专用微钻,可以钻好柴油机喷嘴上的微孔,为中国柴油发动车进军世界一流水平助力;东华大学希望她能设计出0.3毫米的微钻,解决纺织用喷丝板微孔的加工问题……此外,黄立新还在与上海工程技术大学材料学院的周细应教授合作,研发加工假牙的微型铣刀。


而对于未来的研发空间,黄立新还有着更多的预想,她向记者列举着将来可能涉及到的加工领域:超大规模集成电路设计制造中的钻孔难题、航空航天领域领域精密零部件的钻孔难题;碳纤维、石墨烯等高档材料的钻孔加工问题等等。而这些细小的切削加工都关乎整个行业的发展速度。


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