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蘋果手機靠它鑽孔,看看中國第一微鑽技術如何誕生

作者 吳苡婷 本文部分首發於上海科技報

2011年深秋, 上海工程技術大學工程實訓中心的黃立新老師站在上海國際工業博覽會的展臺前, 幹了近30年科研工作, 但是對於產業化卻是一竅不通, 站在自己的成果旁, 黃立新有些惴惴不安, 為了能夠“學會”產業化, 這位女科學家在浦東的新國際博覽中心的附近找了一家賓館, 每天準時准點“上下班”, 她提前準備了滿滿一盒名片, 遞給關注她成果的所有廠商, 同時她也仔細地收集著各種遞上來的名片。

在上海工程技術大學科研處的精心設計下, 她的成果“微鑽”被放置在一個精美的珠寶台內,

在展臺射燈的光線照射下, 直徑僅為0.05毫米的鑽頭發出淡藍色的光芒, 靜靜地等待著“賞寶人”的到來。

一年中, 黃立新的科研生活已經發生了翻天覆地的變化, 她成功解決了蘋果IPhone和Ipad製造工藝中的鑽孔難題。 在金秋時節,

她完全陷入了忙碌的產學研對接工作中。 南京第二機床廠的廠長率領全體研發人員前來取經洽談合作;上海機床廠表示出誠意合作的意願, 醫療器械行業和紡織服裝行業中的各大企業也在與她進行密切溝通……勢不可擋的微鑽產業化浪潮正在向她襲來。

上海國際工業博覽會的驚鴻亮相, 讓中國牌“微鑽”聲名鵲起, 引來了無數粉絲的關注, 也為中國先進製造業發展送去了滿滿的希望。

一個鑽背後的秘密

切削, 是黃立新的一生所追求的事業, 1979年, 她以江蘇省南通市高考狀元的身份進入南京工學院(現東南大學)機械製造工藝與裝備專業學習, 接觸到了各種刀具。 車刀、銑刀、鑽頭……這些看似不起眼的加工刀具,

卻不可否認是一個個厚重的樁基, 給予了整個國家加工製造業強有力的支撐。

在黃立新眼中, 倪志福鑽頭是他們那個時代機械工程人心中的一個里程碑, 在機械加工中, 鑽孔是一項必不可少而又十分普遍的加工工序, 鑽頭的設計和製造更是與受力變形、溫度變化等密切相關, 決定著實際加工製造的進度和產量。 而倪志福使鑽頭磨制的幾何角度數值和精度數值達到了無與倫比的尺度, 成為了當時世界上工藝最複雜, 阻力最小、生產效率最高的鑽頭。

畢業後, 黃立新來到上海工程技術大學工作, 擔任機械製造實驗的教學老師, 一干就是20多年。 當人生的車輪邁向了40而立之年, 黃立新開始追求她的鑽頭之夢, 她執意選擇了廣東工業大學攻讀博士學位。 這個名不見經傳的大學的高速加工研發實力處於世界領先地位。 在選擇研究方向時, 黃立新查遍了國內外的相關文獻, 到各大企業進行了廣泛的調研, 選定了將微鑽研究作為科研的主攻方向。

在科學技術日新月異的今天,

眾多的電器設備都在往“小”處發展。 納米技術發展, 以及積體電路的摩爾定律的一次次突破更是要將人類帶往更小“微小”的微觀世界。 而微鑽在這些領域的加工中有著與生俱來的優勢。 在全世界微鑽的供應商只有兩家企業, 一個是日本企業, 一個是德國公司。 如果她能在技術上取得突破, 無疑將大大提升中國加工製造業的能力!

加油!勇敢地向前走

微鑽的設計和加工不同于普通鑽頭, 過去這些大鑽頭所忽略的很多性質, 在微鑽技術研發中, 個個都是技術難點。 越是微鑽, 加工中的轉動軸的速度要求就越高, 軸的轉速高達每分鐘20萬轉, 但是當時美國的Westwind公司對中國採取了技術封鎖, 這種軸根本就買不到, 歷經艱難,黃立新終於輾轉從合資企業的一個朋友那裡買到了這種特殊的轉動軸。一般的鑽頭,灰塵的侵擾對其特性並沒有太大的影響,而微鑽因為尺度小,細微的變化就可能引發切削品質的大幅度下降,黃立新跑遍了各大廠家,終於定制到了專門的微鑽防塵罩。而在經費供應上,上海工程技術大學和廣東工業大學也是全力支援。

圖為黃立新老師

接下來就是高強度的研發工作。近年來,國家對科研的投入力度不斷加大,各種先進的設備進入了各大院校,讓高水準的研發有了可能。。黃立新欣喜地發現,在自己工作的上海工程技術大學就有非常先進的設備儀器可供利用。材料學院的能譜儀、高倍掃描器對選擇鑽頭材料,觀察鑽頭受力情況十分有説明,而工程技術中心的電腦模擬類比軟體,則讓她可以輕鬆地完成各種設計。而中國五礦下屬的華偉納公司則願意幫助她加工出“微鑽”。

整整五年,黃立新在微鑽研發的第一線忙碌,1500多個日日夜夜,她奔跑在廣州和上海之間,穿梭在企業和實驗室中。成果研發終於塵埃落定,但是如何把成果推銷出去,黃立新的心裡可是一點底都沒有,去企業洽談合作,在她心裡和“去討錢”沒有什麼區別,這個步伐是怎麼也邁不開的。

上海國際工業博覽會對於黃立新來說,是個陌生的名詞,在科研處陳思浩處長的鼓勵下,她忐忑不安地報了名。為了讓黃立新把自己的技術大膽展示出來,陳思浩處長幾次安撫這位面對產業化帶有緊張情緒的女學者。“大膽談,別怕,學校做好你的所有後勤保障!”

談專案時,科研處的工作人員在旁邊陪同交流,簽合同的時候,科研處的工作人員手把手地教授技巧。黃立新所做的就是大膽邁步向前沖!

鑽好了蘋果的“孔”

2011年的工博會後,兩家企業向黃立新伸出來了橄欖枝,一家是上海惠而順精密工具有限公司,一家是奧森科技有限公司,簽訂了2個技術服務合同,總金額7萬元。這讓這個已經不再年輕的機械專家信心倍增。

而緊接著的發生的故事讓黃立新完完全全感受到了自己成果的價值所在。上海銳安精密工具有限公司的老總火燒火燎地找到了黃立新,其公司接到了蘋果公司的巨額的加工訂單。幾百萬個零部件上要鑽一個微小的盲孔。面對複雜的孔底和孔壁要求,黃立新倒吸一口冷氣。

整整2個月,黃立新在位於寶山的生產基地裡做微鑽。一開始一把微鑽只能加工200個零部件。怎麼能既照顧孔壁的加工,又能兼顧孔底呢?在苦苦的思索中,銑刀這個名詞躍入了她的腦海,它能很好對孔壁側面進行切削。一個全新的“鑽銑刀”就此誕生!隨著材料的調整和鑽型的不斷改進。黃立新的微鑽達到了令人吃驚的效果。一把鑽頭可以連續完成5000個孔的加工。幾百萬個零部件的加工就這樣順利地完成了。黃立新也實實在在的感受到了技術的經濟價值,這次技術開發專案的合同金額高達280萬元,這還是企業主動提出,自己沒有討價還價的原始價格。

而這次經歷也讓黃立新意識到了科研和產業化之間的本質區別,企業講究的是實際效果,科研注重的是各種特性研究,在產業化推進中,要最快速地因地制宜解決最緊迫的問題。

面向更廣闊的產業空間

一招鮮吃遍天,黃立新的科研成果獲得了2012年度中國機械製造工藝科技成果一等獎。

黃立新在微鑽上的科研能力引來了各大行業的關注。如今,一連串的企業合作項目等待著黃立新去完成:南京第二機床廠希望她參與到國家工信部重大專項齒輪滾刀的設計研發過程中來;玉柴機械廠希望她能研發出一種專用微鑽,可以鑽好柴油機噴嘴上的微孔,為中國柴油發動車進軍世界一流水準助力;東華大學希望她能設計出0.3毫米的微鑽,解決紡織用噴絲板微孔的加工問題……此外,黃立新還在與上海工程技術大學材料學院的周細應教授合作,研發加工假牙的微型銑刀。

而對於未來的研發空間,黃立新還有著更多的預想,她向記者列舉著將來可能涉及到的加工領域:超大型積體電路設計製造中的鑽孔難題、航空航太領域領域精密零部件的鑽孔難題;碳纖維、石墨烯等高檔材料的鑽孔加工問題等等。而這些細小的切削加工都關乎整個行業的發展速度。

歷經艱難,黃立新終於輾轉從合資企業的一個朋友那裡買到了這種特殊的轉動軸。一般的鑽頭,灰塵的侵擾對其特性並沒有太大的影響,而微鑽因為尺度小,細微的變化就可能引發切削品質的大幅度下降,黃立新跑遍了各大廠家,終於定制到了專門的微鑽防塵罩。而在經費供應上,上海工程技術大學和廣東工業大學也是全力支援。

圖為黃立新老師

接下來就是高強度的研發工作。近年來,國家對科研的投入力度不斷加大,各種先進的設備進入了各大院校,讓高水準的研發有了可能。。黃立新欣喜地發現,在自己工作的上海工程技術大學就有非常先進的設備儀器可供利用。材料學院的能譜儀、高倍掃描器對選擇鑽頭材料,觀察鑽頭受力情況十分有説明,而工程技術中心的電腦模擬類比軟體,則讓她可以輕鬆地完成各種設計。而中國五礦下屬的華偉納公司則願意幫助她加工出“微鑽”。

整整五年,黃立新在微鑽研發的第一線忙碌,1500多個日日夜夜,她奔跑在廣州和上海之間,穿梭在企業和實驗室中。成果研發終於塵埃落定,但是如何把成果推銷出去,黃立新的心裡可是一點底都沒有,去企業洽談合作,在她心裡和“去討錢”沒有什麼區別,這個步伐是怎麼也邁不開的。

上海國際工業博覽會對於黃立新來說,是個陌生的名詞,在科研處陳思浩處長的鼓勵下,她忐忑不安地報了名。為了讓黃立新把自己的技術大膽展示出來,陳思浩處長幾次安撫這位面對產業化帶有緊張情緒的女學者。“大膽談,別怕,學校做好你的所有後勤保障!”

談專案時,科研處的工作人員在旁邊陪同交流,簽合同的時候,科研處的工作人員手把手地教授技巧。黃立新所做的就是大膽邁步向前沖!

鑽好了蘋果的“孔”

2011年的工博會後,兩家企業向黃立新伸出來了橄欖枝,一家是上海惠而順精密工具有限公司,一家是奧森科技有限公司,簽訂了2個技術服務合同,總金額7萬元。這讓這個已經不再年輕的機械專家信心倍增。

而緊接著的發生的故事讓黃立新完完全全感受到了自己成果的價值所在。上海銳安精密工具有限公司的老總火燒火燎地找到了黃立新,其公司接到了蘋果公司的巨額的加工訂單。幾百萬個零部件上要鑽一個微小的盲孔。面對複雜的孔底和孔壁要求,黃立新倒吸一口冷氣。

整整2個月,黃立新在位於寶山的生產基地裡做微鑽。一開始一把微鑽只能加工200個零部件。怎麼能既照顧孔壁的加工,又能兼顧孔底呢?在苦苦的思索中,銑刀這個名詞躍入了她的腦海,它能很好對孔壁側面進行切削。一個全新的“鑽銑刀”就此誕生!隨著材料的調整和鑽型的不斷改進。黃立新的微鑽達到了令人吃驚的效果。一把鑽頭可以連續完成5000個孔的加工。幾百萬個零部件的加工就這樣順利地完成了。黃立新也實實在在的感受到了技術的經濟價值,這次技術開發專案的合同金額高達280萬元,這還是企業主動提出,自己沒有討價還價的原始價格。

而這次經歷也讓黃立新意識到了科研和產業化之間的本質區別,企業講究的是實際效果,科研注重的是各種特性研究,在產業化推進中,要最快速地因地制宜解決最緊迫的問題。

面向更廣闊的產業空間

一招鮮吃遍天,黃立新的科研成果獲得了2012年度中國機械製造工藝科技成果一等獎。

黃立新在微鑽上的科研能力引來了各大行業的關注。如今,一連串的企業合作項目等待著黃立新去完成:南京第二機床廠希望她參與到國家工信部重大專項齒輪滾刀的設計研發過程中來;玉柴機械廠希望她能研發出一種專用微鑽,可以鑽好柴油機噴嘴上的微孔,為中國柴油發動車進軍世界一流水準助力;東華大學希望她能設計出0.3毫米的微鑽,解決紡織用噴絲板微孔的加工問題……此外,黃立新還在與上海工程技術大學材料學院的周細應教授合作,研發加工假牙的微型銑刀。

而對於未來的研發空間,黃立新還有著更多的預想,她向記者列舉著將來可能涉及到的加工領域:超大型積體電路設計製造中的鑽孔難題、航空航太領域領域精密零部件的鑽孔難題;碳纖維、石墨烯等高檔材料的鑽孔加工問題等等。而這些細小的切削加工都關乎整個行業的發展速度。

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