金屬切削，在機(jī)械加工行業(yè)中并不鮮見。尤其是在汽車零部件、數(shù)控機(jī)床等采用超硬刀具的精密制造領(lǐng)域中，每天都有大量的機(jī)械零部件需要通過車削加工產(chǎn)出。該產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)近百億元。然而，在這巨大產(chǎn)量的背后，卻也存在著一個(gè)亟待解決的安全隱患——金屬切屑纏繞。這不僅影響企業(yè)的加工效率，增加企業(yè)生產(chǎn)成本消耗，甚至還威脅著操作人員的人身安全，由于缺乏有效措施，該問題一直沒有得到很好解決。

　　目前，這一困擾企業(yè)多年的難題，有望被寧波大學(xué)機(jī)械學(xué)院的一個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)攻克。憑借超硬車刀斷屑器這一研發(fā)裝置，該項(xiàng)目組在不久前結(jié)束的浙江省第十五屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中榮獲特等獎(jiǎng)。

　　“外國企業(yè)能做的，我們也能做到”

　　吳劍釗，機(jī)械學(xué)院2015級(jí)機(jī)械工程專業(yè)的研究生，也是該項(xiàng)目組的負(fù)責(zé)人。在企業(yè)的一次生產(chǎn)實(shí)習(xí)的經(jīng)歷，讓他記憶猶新：“我親眼看見工人被飛濺出來的長金屬切削割傷、燙傷，那場景讓人觸目驚心。當(dāng)時(shí)就想：有沒有什么辦法能夠?qū)崿F(xiàn)有效斷屑，避免事故再發(fā)生。”

　　回到學(xué)校，吳劍釗開始查閱文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不盡人意。盡管超硬車刀的應(yīng)用范圍十分廣泛，且產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)近百億元，但現(xiàn)今在市場上銷售的超硬車刀卻基本上不具備斷屑功能，僅有諸如德國貝克、日本三菱等極少數(shù)外國企業(yè)，能夠生產(chǎn)出帶有斷屑槽的超硬車刀。

　　然而，斷屑槽車刀的應(yīng)用仍存在發(fā)展瓶頸。“一方面，目前加工斷屑槽需要采用激光雕刻，加工難度大、成本高;另一方面，超硬刀片本身厚度薄，若強(qiáng)行采用開槽加工，將影響到刀片性能和強(qiáng)度。此外，同一斷屑槽車刀的尺寸很難適應(yīng)不同的切削條件”，吳劍釗說。

　　如何研發(fā)出性能穩(wěn)定，成本低廉、適用面廣的超硬車刀斷屑產(chǎn)品成了關(guān)鍵。

　　當(dāng)吳劍釗表達(dá)想要做一款“物美價(jià)廉”的斷屑裝置時(shí)，卻引來了不少人的質(zhì)疑。“這些制造強(qiáng)國里的制造名企都沒研發(fā)出來，你一個(gè)研究生就能夠做到?”面對(duì)大家的不解，他并沒有氣餒，反而更加堅(jiān)定了自己的目標(biāo)：“當(dāng)時(shí)就有一個(gè)信念：外國企業(yè)能夠做到的，我相信我們也能做到。”

　　吳劍釗的團(tuán)隊(duì)小成本，解決企業(yè)大難題

　　實(shí)現(xiàn)金屬切屑的細(xì)碎化，避免出現(xiàn)堆積纏繞現(xiàn)象是斷屑裝置最基本的功能和要求，也是讓操作人員生命安全得到保障的關(guān)鍵之處。最終，通過查閱國內(nèi)外大量資料，經(jīng)過反復(fù)進(jìn)行邏輯演算與實(shí)驗(yàn)后，吳劍釗的項(xiàng)目組找到一種切實(shí)可行的解決方案。

　　“基于某日本學(xué)者的切屑折斷理論，發(fā)現(xiàn)通過在超硬車刀上裝夾斷屑裝置可以使長切屑彎曲變形，減少切屑曲率半徑，增加內(nèi)部應(yīng)變，從而實(shí)現(xiàn)斷屑。這是關(guān)鍵的一步，讓解決方案找到了頭緒，也為后續(xù)工作的開展打開的勝利大門”，吳劍釗說。

　　經(jīng)過一年多的努力，項(xiàng)目組依據(jù)原有車刀結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一款裝夾牢固，可供調(diào)節(jié)的超硬車刀斷屑器，并在此基礎(chǔ)上先后申請(qǐng)5項(xiàng)專利，發(fā)表3篇核心期刊論文。

　　在保證性能穩(wěn)定的同時(shí)，項(xiàng)目組還使超硬車刀斷屑器的研發(fā)使成本大大降低。“目前帶有斷屑槽的超硬車刀售價(jià)在180元-190元，僅斷屑槽委托加工成本就達(dá)80元左右。而我們一套裝置斷屑器的超硬車刀售價(jià)在100元左右，斷屑器所需成本經(jīng)估算僅需3—5元。”

　　這一研發(fā)裝置，不僅在鄭州、寧波等多家企業(yè)中得到了良好試用，還先后獲得了中國工程院院士周豐峻、侯曉，教育部“長江學(xué)者”特聘教授、南京大學(xué)博士生導(dǎo)師吳興龍，國家“千人計(jì)劃”入選專家、中科院寧波材料所先進(jìn)制造技術(shù)研究所副所長張文武和寧波拓普集團(tuán)股份有限公司吳總工程師等行業(yè)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛認(rèn)可。周豐峻院士更是在推薦信中予以大力表揚(yáng)，認(rèn)為“發(fā)明真實(shí)有用，有較好應(yīng)用價(jià)值，解決了長期不夠完善的問題”。

　　由于性能優(yōu)越，成本低廉，目前，項(xiàng)目組已經(jīng)和與寧波銳克陶瓷有限公司簽訂了批量生產(chǎn)合同，與寧波大虹工具有限公司和鎮(zhèn)海為民工具廠達(dá)成經(jīng)銷合作意向。

　　“做一個(gè)大國里小工匠”

　　眼前的超硬車刀斷屑器，長120mm，寬25mm，高30mm毫米，重500g，和一把電動(dòng)剃須刀大小重量相差無幾。

　　“這東西個(gè)頭雖小，可就好比圓珠筆芯。要想研發(fā)出來，可沒那么容易。”談起研發(fā)過程，吳劍釗感慨不已。在研發(fā)過程中，他愈發(fā)感覺單個(gè)人的力量過于單薄，僅理論研究這一塊，就已經(jīng)讓他吃不消，“實(shí)現(xiàn)‘彎道超車’，靠的不是響亮的口號(hào)，而是實(shí)際的行動(dòng)，需要團(tuán)隊(duì)的努力” 。

　　于是，他“忽悠”了來自同一學(xué)院，并同為寧波大學(xué)青年人才學(xué)院第九期學(xué)員的陳家琦、蘭浩。“‘青才’匯聚了各學(xué)院的優(yōu)秀青年人才，對(duì)項(xiàng)目發(fā)展幫助很大。

　　要解決斷屑性能穩(wěn)定問題，就必須有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撨M(jìn)行支撐。該項(xiàng)目組首先從斷屑機(jī)理著手，開始在圖書館和實(shí)驗(yàn)室里打起了持久戰(zhàn)，并利用一切機(jī)會(huì)向?qū)W院來訪的專家學(xué)者請(qǐng)教。請(qǐng)教周豐峻院士便是其中一例。“院士來一趟學(xué)校不容易，為了讓周院士給我們項(xiàng)目指導(dǎo)指導(dǎo)，我和吳劍釗兩人晚上9點(diǎn)左右還跑去他入住的賓館請(qǐng)教。他人非常和藹，沒有責(zé)怪我們，反而在仔細(xì)聽了我們的介紹后給予了充分肯定，還寫了推薦意見!現(xiàn)在想想，當(dāng)時(shí)真有些‘初生牛犢不怕虎’!”項(xiàng)目成員之一，機(jī)械學(xué)院2014級(jí)工業(yè)工程專業(yè)的蘭浩說。

　　東西好不容易研究出，可一開始卻在市場應(yīng)用上碰了壁。負(fù)責(zé)市場推廣的蘭浩體會(huì)最為深刻，“(我)前后給上百家企業(yè)打了500多個(gè)電話，承諾給予試用機(jī)會(huì)的卻寥寥無幾。好不容易有了機(jī)會(huì)，卻又發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)室的效果不一樣，能‘夾’不能‘調(diào)’，能‘調(diào)’又‘夾’不住，一點(diǎn)也不實(shí)用。”為此，項(xiàng)目組深入工廠車間，和技術(shù)工人共同探討，聽取改進(jìn)建議。最終，在“槍斃”掉十余種方案后，終于研發(fā)出裝夾牢固，可供調(diào)節(jié)的超硬車刀斷屑器。

　　此外，為了斷屑器能適應(yīng)不同的切屑條件，規(guī)避使用者依靠經(jīng)驗(yàn)帶來的操作風(fēng)險(xiǎn)，團(tuán)隊(duì)決定依據(jù)斷屑區(qū)域推導(dǎo)理論開發(fā)軟件，研發(fā)具備刻度的可精準(zhǔn)調(diào)節(jié)斷屑器。擅長建模分析的陳家琦主導(dǎo)這一塊：“目前軟件著作權(quán)申請(qǐng)已經(jīng)提交”。

　　“這東西雖小，但要想做好，也得精益求精，不斷研磨。這是大國‘工匠精神’的重要內(nèi)涵，我們也想做大國里的一個(gè)小工匠。”吳劍釗一臉堅(jiān)定地說道。