科技自立自强:我国首套超精密齿轮的研制

作者: 温才妃

来源: 中国科学报

发布日期: 2024-05-24 17:05:31

本文讲述了王立鼎先生在极其有限的条件下,通过不懈努力和创新,成功研制出我国首套超精密齿轮的故事。这一成就不仅提升了我国在超精密加工领域的技术水平,也为国家的高端制造业发展奠定了基础。

在2300公里的距离内,法国阿基丹雷达的误差仅在5米内,它究竟是怎么做到的?如果我国也想做出一台类似的雷达,差距在哪里?1965年,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的专家们在讨论中,意识到一个关键要素,齿轮的精度决定了雷达的精确度。于是,为攻克超精密齿轮制造技术,长春光机所启动了新一轮的攻关项目。当时的研究实习员王立鼎,承担了磨制齿轮的攻关任务。那一年,他大学毕业刚5年,已是一名“熟练工”。

超精密加工与测试技术是一个国家制造业水平的重要标志。当时能做出2级及以上精度齿轮的国家,只有德国和瑞士。制作一台精度与阿基丹雷达相当的雷达,齿轮精度准确地说是1级。从4级一下子跨越到1级,没有前车之鉴,一切都得靠自己摸索。

美国曾为太空导航系统制作一台超精密齿轮设备,其实验室配置要求之高,让人叹为观止。操作人员不能穿带棉絮的工作服,要提前洗澡、打发蜡,防止棉絮、头皮屑掉落在室内。

实验室一公里之内,不能有汽车行驶,以免引起震动。更重要的是,它要求20摄氏度恒温,温差不能超过0.5度,湿度控制在40%~60%。要打造这样一间高规格实验室,当时的长春光机所实难做到。王立鼎有的只是一个与他合用的加工间,这里没有恒温,也达不到超净,只有地基的稳定度还算“勉强过关”。怎么才能在无法比拟的条件下研制出媲美德国和瑞士的超精密齿轮?这着实是一道不小的难题。

克服种种困难,简易版的“豪华”实验室顺利搭建起来了。1966年,仅用了一年多的时间,王立鼎就采用“正弦消减法”和“易位法”磨齿工艺,研制出我国首套超精密齿轮,达到雷达设计精度需求。那一年,他刚刚30岁出头,已成为国内公认的超精密齿轮专家,“齿轮王”的美名不胫而走。20世纪六七十年代,我国工业生产体系全面恢复,王立鼎定了一个新目标——做标准齿轮。

过去人们用仪器来测量齿轮精度,半个工作日只能测一件齿轮,而标准齿轮与被测齿轮啮合运转一周,便知被测齿轮是否合格,就能大幅提升检测效率。

1998年,王立鼎调到大连理工大学工作,继续在齿轮战线上奋斗了20年。2016年,经中国机械工业联合会、中国机械工程学会鉴定,王立鼎团队研制的精化齿轮磨齿母机、超精密磨齿工艺和测试技术、1级精度基准级标准齿轮,综合技术具有国际前列水平精度指标国际领先。

如今国内现有生产的标准齿轮,制造精度依然低于国外1~2个级别。如果把标准齿轮整体提升1个等级,其精度指标可与多数西方国家产品的水平相当,将有助于打破我国高端机床长期依赖进口的局面。如今的王立鼎已年逾90岁,但那颗“工业报国”之心,始终驱动他创新求索,至今依然熠熠生辉。

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