從倪志福鉆頭到群鉆

■ 馬曉榮

激情歲月

從倪志福鉆頭到群鉆

■ 馬曉榮

群鉆是中國工人倪志福于1953年創(chuàng)造的，原名倪志福鉆頭，后經(jīng)本人倡議改名為“群鉆”。寓群眾參與改進(jìn)和完善之意，這種技術(shù)能將加工效率提高3～5倍且工藝成本為零。回顧祖國群鉆的創(chuàng)新與發(fā)展的歷程，銘記我國一代代金切工作者的無私奉獻(xiàn)精神，對(duì)當(dāng)今弘揚(yáng)大國工匠精神和推進(jìn)我國由制造大國成為制造強(qiáng)國有著十分有益的啟示

群鉆是中國工人倪志福于1953年創(chuàng)造的，原名倪志福鉆頭，后經(jīng)本人倡議改名為“群鉆”。寓群眾參與改進(jìn)和完善之意，這種技術(shù)能將加工效率提高3～5倍且工藝成本為零。回顧祖國群鉆的創(chuàng)新與發(fā)展的歷程，銘記我國一代代金切工作者的無私奉獻(xiàn)精神，對(duì)當(dāng)今弘揚(yáng)大國工匠精神和推進(jìn)我國由制造大國成為制造強(qiáng)國有著十分有益的啟示。

在機(jī)械制造中，鉆孔是一項(xiàng)必不可少而又十分普遍的加工工序，在金屬切削加工中所占比例較大，僅次于車削。在實(shí)心材料上打孔的主要刀具是麻花鉆。麻花鉆的使用往往是孔加工的關(guān)鍵工序。因?yàn)閿U(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、拉孔的形位誤差直接與鉆孔的精度有關(guān),保證鉆孔精度、提高鉆孔效率、延長鉆頭壽命是合理使用、改進(jìn)鉆頭的目標(biāo)。然而，自19世紀(jì)中期出現(xiàn)以來，到20世紀(jì)50年代，其幾何角度變化不大，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新加工材料的不斷出現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的切削能力已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)，使每個(gè)用過的鉆頭的鉆心部分外緣轉(zhuǎn)角處都燒壞了。事情還是從頭說起吧。

1953年夏，北京永定機(jī)械廠（今北京北方車輛集團(tuán)有限公司）承擔(dān)了抗美援朝緊急支前任務(wù)，為“蘇-76”自行炮車的“終減速外殼高錳防彈鋼”產(chǎn)品鉆孔，這種鋼硬度高、強(qiáng)度大，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭要鉆半天才打通一個(gè)眼，而且還磨損許多鉆頭。當(dāng)時(shí)還只是個(gè)二級(jí)工的倪志福起初用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭打眼，一天竟燒壞了12支鉆頭，效率很低。愛動(dòng)腦筋的倪志福琢磨開了“沒有金鋼鉆，攬不了瓷器活”這句話。什么是攻克高錳鋼的金鋼鉆呢？當(dāng)時(shí)廠里正在推廣蘇聯(lián)席洛夫鉆頭。盛夏的夜間又熱又悶，為革新鉆頭急得吃不下飯、睡不好覺的倪志福，鉆到熱得像蒸籠的車間里照葫蘆畫瓢，也磨了一把席洛夫鉆頭，一上機(jī)試車，新鉆頭剛打了一個(gè)眼就磨損了。他拿著磨損的鉆頭，借著燈光翻過來倒過去地仔細(xì)琢磨，發(fā)現(xiàn)每個(gè)用過的鉆頭的鉆心部分外緣轉(zhuǎn)角處都燒壞了。一個(gè)大膽的設(shè)想誕生了：磨損和燒壞的部分不正是鉆頭的薄弱環(huán)節(jié)嗎？如果把鉆頭的薄弱點(diǎn)攻下來，它不就成了一把無堅(jiān)不摧的“金鋼鉆”了嗎？倪志福興奮了，趕緊拿起一個(gè)磨損的鉆頭，用砂輪把磨損的部位磨成三個(gè)尖、七個(gè)刃的形狀，他用這把鉆頭連夜干了起來，奇跡發(fā)生了，新鉆頭獲得了成功。這件事轟動(dòng)了全廠，倪志福一時(shí)成為人們傳頌的新聞人物。

上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)這一新型鉆頭的出現(xiàn)十分重視。1955年10月，倪志福首創(chuàng)的這種打破了百年來鉆頭刃口平直的常規(guī)，將“一尖三刃”的普通麻花鉆改成“三尖七刃”的新型鉆頭，被命名為“倪志福鉆頭”。后來又成立了一個(gè)由工人、干部和技術(shù)人參加的三結(jié)合小組——北京永定機(jī)械廠群鉆小組，開展群鉆的改進(jìn)和推廣工作。

1956年正值社會(huì)主義建設(shè)第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期，翻身當(dāng)了國家主人的中國工人滿懷階級(jí)豪情地響應(yīng)黨中央毛主席“向科學(xué)進(jìn)軍”的偉大號(hào)召，掀起了社會(huì)主義勞動(dòng)競(jìng)賽的高潮。

在工礦企業(yè)里廣大工人群眾學(xué)文化、學(xué)技術(shù)、學(xué)科學(xué)、技術(shù)革新、勞動(dòng)競(jìng)賽蓬勃發(fā)展。北京永定機(jī)械廠工會(huì)、團(tuán)委專程聘請(qǐng)北京工業(yè)學(xué)院的教師，給渴望知識(shí)的青年工人講技術(shù)課。正在北京工業(yè)學(xué)院金屬切削專業(yè)任教的于啟勛，被組織上委派到北京永定機(jī)械廠講課。他講的“金屬切削原理基本知識(shí)”和“先進(jìn)刀具”，受到了工人師傅的熱烈歡迎。講課的小教室密密麻麻坐滿了人。工人們就像久旱逢甘霖，如饑似渴地吮吸著新的知識(shí)。倪志福特別高興。他想：“我光會(huì)干，沒有文化知識(shí)，講不出個(gè)道理來，要有這樣的老師給我指導(dǎo)一下多好呀！”

當(dāng)時(shí)的永定機(jī)械廠團(tuán)委書記翟泰豐也敏銳地看到了這點(diǎn)。翟泰豐找到于啟勛：“于老師，倪志福搞出了個(gè)新鉆頭，效果很好，你能不能幫助他總結(jié)總結(jié)。”就這么簡(jiǎn)單幾句話，把一個(gè)青年工人倪志福和一個(gè)青年知識(shí)分子于啟勛兩顆火熱的心連在了一起。

據(jù)于啟勛回憶：“倪志福見了我很高興，對(duì)我很尊重，于老師長于老師短的有什么話都愿意和我談。”“后來有人問我，你和他一塊干圖什么，我說：我什么也不圖，就想和工人在一起把自己的知識(shí)貢獻(xiàn)給祖國的建設(shè)事業(yè)。”倪志福鉆頭是生產(chǎn)實(shí)踐的產(chǎn)物，為了證明倪志福鉆頭具有科學(xué)性、先進(jìn)性、獨(dú)創(chuàng)性、新穎性。于啟勛和倪志福進(jìn)行了刀具切削力、刀具壽命、刀具磨損、鉆孔加工精度、鉆孔表面質(zhì)量、分屑排屑試驗(yàn)、金相分析和鉆頭幾何角度分析八個(gè)方面的試驗(yàn)，取得大量數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行理論概括。當(dāng)時(shí)倪志福是第一線生產(chǎn)工人，頂崗作業(yè)生產(chǎn)任務(wù)重，試驗(yàn)只好在業(yè)余時(shí)間進(jìn)行。于啟勛順著北京工業(yè)學(xué)院—廣安門—長辛店—朱家墳—永定機(jī)械廠這條路線，換4次車，行程50公里，單程花二三個(gè)小時(shí)的時(shí)間來回跑。試驗(yàn)階段正遇上我國三年經(jīng)濟(jì)困難時(shí)期，于啟勛每月只有28.5斤定量，吃不飽飯，廠里也沒有客飯供應(yīng)，實(shí)在餓得頂不住了就到街上買點(diǎn)吃的湊合一頓。有一次在宛平城遇到暴雨，永定河發(fā)大水，于啟勛照樣冒著暴雨直奔永定機(jī)械廠。“說來也奇怪，不知哪來的那股勁，一個(gè)月要往返幾次，也不知道累，餓著肚子也要去搞試驗(yàn)。”

就這樣，自1953年起，倪志福和研究小組經(jīng)過十余年中在實(shí)踐中逐步總結(jié)改進(jìn)對(duì)53型“群鉆”進(jìn)行過多次修改，幾何參數(shù)逐步演變，形成了56型、58型、58A型、64型、67型(圖2)。67型是經(jīng)過多次演進(jìn)而后定型的“群鉆”基本鉆型。

群鉆的研究改進(jìn)工作進(jìn)展迅速，推廣工作也是緊鑼密鼓。國慶十周年期間，“倪鉆”參加了一個(gè)機(jī)床廠舉辦的“北京市先進(jìn)刀具技術(shù)表演廟會(huì)”。廟會(huì)上，全市“革新能手”、“先進(jìn)個(gè)人”云集，各種革新技術(shù)“擺攤”競(jìng)技，現(xiàn)場(chǎng)氣氛異常火爆。當(dāng)天“倪志福鉆頭”的橫幅與對(duì)面攤位“張趙李鉆頭”橫幅隔通道對(duì)應(yīng)，大會(huì)組織者也希望雙方的“較量”掀起廟會(huì)的小高潮。“對(duì)著干”的氣氛越來越濃。”“敢不敢對(duì)著干”、“有沒有把握”？面對(duì)種種詢問，倪志福異常沉著：“沒問題！”

雙方對(duì)戰(zhàn)拉開帷幕。比賽要求是：用一塊厚度150毫米的鋼塊設(shè)定用直徑16毫米鉆頭打孔，要求一分鐘打透，并且達(dá)到規(guī)定光潔度和垂直度要求。當(dāng)時(shí)圍觀的不少市委、市工會(huì)等領(lǐng)導(dǎo)也在此觀看。大家的心情異常緊張。比賽開始，兩臺(tái)大搖臂鉆床一齊開動(dòng)，倪志福手推進(jìn)給手把鉆頭對(duì)準(zhǔn)鋼塊孔位。只見鉆頭飛快鉆進(jìn)孔內(nèi)，鋼塊瞬間就被打穿了。“裁判員”撳停秒表，大聲高喊“好！一分鐘都用不了，還差好幾秒呢”。現(xiàn)場(chǎng)頓時(shí)一片掌聲和歡呼聲。再看對(duì)面攤位機(jī)床“卡喳”一聲響突然停機(jī)，一看鉆頭斷在鋼塊中，很遺憾，比賽就這樣結(jié)束了。鉆頭退出后，在場(chǎng)同行們紛紛跑過來觀看鉆頭，對(duì)鉆頭的磨削、使用提出很多技術(shù)問題，倪志福一一作答。現(xiàn)場(chǎng)人頭攢動(dòng)，熱鬧非凡。倪鉆在哪呢？倪志福在哪呢？大家紛紛跑過來觀看。此后“倪鉆”不但被國內(nèi)外廣泛推廣應(yīng)用，而且在國內(nèi)外享有盛名。當(dāng)年倪志福榮獲全國“先進(jìn)生產(chǎn)工作者”榮譽(yù)稱號(hào)，作為全國勞動(dòng)模范出席了全國群英會(huì)并參加了由全國群英會(huì)代表組成的先進(jìn)刀具推廣隊(duì)，到全國各地表演、交流經(jīng)驗(yàn)。

1960年12月，倪志福隨中國機(jī)械工業(yè)代表團(tuán)訪問捷克斯洛伐克，進(jìn)行了走刀量達(dá)1.5毫米/轉(zhuǎn)的“倪志福鉆頭”鉆孔表演，獲得高度的評(píng)價(jià)。

1963年北京機(jī)械工程學(xué)會(huì)召開年會(huì)。同年秋中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)、機(jī)械加工專業(yè)年會(huì)又在沈陽召開。這兩個(gè)年會(huì)都邀請(qǐng)了倪志福和于啟勛出席。為了向年會(huì)匯報(bào)倪志福鉆頭在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起的巨大作用和它的科學(xué)價(jià)值，兩人苦戰(zhàn)十余天，寫出了專題論文。在年會(huì)上兩人作為中國工人階級(jí)和知識(shí)分子相結(jié)合攻克科技難題的典型代表，同時(shí)登臺(tái)介紹經(jīng)驗(yàn)，受到了與會(huì)代表的充分肯定和高度贊揚(yáng)。在沈陽機(jī)械加工年會(huì)上宣讀論文后，中國著名勞動(dòng)模范沈陽刀具大王金福長特意安排他倆去沈陽各工廠企業(yè)傳經(jīng)送寶進(jìn)行刀具技術(shù)表演，受到沈陽工人群眾的熱烈歡迎。

1964年8月亞洲、非洲、拉丁美洲、大洋洲四大洲科學(xué)研討會(huì)在北京召開，倪志福同志代表中國工人第一次登上了世界講壇并宣讀“倪志福鉆頭”論文，受到與會(huì)各國代表的關(guān)注和好評(píng)。

北京學(xué)習(xí)沈陽經(jīng)驗(yàn)，廣泛開展職工技術(shù)協(xié)作活動(dòng)。倪志福、李昌安、杜育鵬、鄭恩洪、常恩山等人在勞動(dòng)人民文化宮技術(shù)夜校的基礎(chǔ)上，組織了北京市職工第一支技術(shù)交流隊(duì)——北京市職工刀具技術(shù)推廣隊(duì)。經(jīng)常深入各工礦企業(yè)進(jìn)行刀具表演、技術(shù)推廣交流活動(dòng)。倪志福鉆頭在表演中遇到的材料不僅是高錳鋼，還有不銹鋼、銅件、鋁件、非金屬材料的加工任務(wù)。這些材質(zhì)硬度、韌性都不同，一些新的問題出現(xiàn)了。倪志福鉆頭需進(jìn)一步改進(jìn)，才能適

應(yīng)不同材料的加工任務(wù)。倪志福虛心向全國同行學(xué)習(xí)，注意吸收兄弟廠同行在加工不銹鋼、銅、鋁、非金屬材料上所用鉆頭的長處，對(duì)自己鉆頭的幾何角度、切削力、刀具磨損、耐用性和加工表面質(zhì)量深入研究，創(chuàng)制出一批新的鉆型，形成了倪志福鉆頭新系列。1965年倪志福在“機(jī)械工業(yè)”第11期上發(fā)表了“不是倪鉆，是群鉆”的申明。原文如下“最實(shí)事求是的名字應(yīng)該為‘群鉆’，因?yàn)樗侨罕娭腔鄣慕Y(jié)晶”。

倪志福和群鉆工作小組除了不斷推廣、改進(jìn)群鉆外，還積極為群鉆著書立說，以書籍的形式將群鉆發(fā)展實(shí)踐中總結(jié)的規(guī)律和成果固化下來。

在倪志福、于啟勛、周淑英、王育民等人的共同努力下，由于啟勛執(zhí)筆寫出了《倪志福鉆頭》一書，1963年在國防工業(yè)出版社出版。將在生產(chǎn)實(shí)踐中誕生的倪志福鉆頭作了理論上的概括和提高，推向社會(huì)。群鉆小組先后于1968年撰寫了第一版《群鉆的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)》，并于1972年推出了修訂版；1979年撰寫了《群鉆新集》；1982年撰寫了第二版《群鉆》，直到1999年倪志福、陳壁光撰寫了第三版《群鉆——倪志福鉆頭》等專著，才為群鉆的發(fā)明、創(chuàng)新劃上了一個(gè)圓滿的句號(hào)。

群鉆系列鉆型的創(chuàng)新與發(fā)展首先來自實(shí)踐，在鉆孔過程中不斷通過刃磨改進(jìn)，進(jìn)而再做科學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論分析與研究，集結(jié)了群眾智慧的結(jié)晶。群鉆的推廣培養(yǎng)了一大批掌握群鉆刃磨技術(shù)的師傅，為解決鉆孔難題，提高鉆孔質(zhì)量與效率，創(chuàng)造更多的社會(huì)效益做出了巨大貢獻(xiàn)。

四川資陽益華工業(yè)科技有限公司肖大益先生1990年研制成功具有群鉆刃磨功能的萬能工具磨床，1996年又研制成功群鉆鉆尖刃磨機(jī)，用以代替手工刃磨，提高了群鉆刃磨精度。

群鉆機(jī)械刃磨的實(shí)現(xiàn)，是促進(jìn)群鉆產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)之路。21世紀(jì)初，海南高超鉆頭有限公司總經(jīng)理周安善先生自行研制了群鉆刃磨設(shè)備，形成了具有大批量刃磨群鉆鉆尖的能力。

2001年海南高超鉆頭公司組織國內(nèi)專家做了評(píng)定申請(qǐng)到國家科委“鍍膜群鉆”列項(xiàng)資助。周安善寫的論文《多刃尖麻花鉆的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化》獲得中國機(jī)械工業(yè)金屬切削刀具技術(shù)協(xié)會(huì)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)勵(lì)。高超鉆頭有限公司刃磨的群鉆已逐漸推向國內(nèi)、外市場(chǎng)。

早在1985-1992年間，湖南大學(xué)林丞、曹正權(quán)等教授先后發(fā)表了群鉆數(shù)學(xué)模型及其刃磨參數(shù)計(jì)算、變螺距螺旋面鉆尖數(shù)學(xué)模型等論文，成功地解決了群鉆數(shù)學(xué)模型的求解問題，為麻花鉆尖CAD/CAM、高性能群鉆刃磨機(jī)的設(shè)計(jì)提供了必要的條件。

湖南大學(xué)胡思節(jié)等教授和工程技術(shù)人員2004年研制成功了5軸數(shù)控鉆尖磨床。群鉆的數(shù)控刃磨機(jī)的出現(xiàn)，為國產(chǎn)群鉆現(xiàn)代化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，從此就可完全克服手工或用刃磨夾具依靠經(jīng)驗(yàn)來調(diào)整、難以達(dá)到刃磨準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。

21世紀(jì)以來，鑲裝齒冠的機(jī)夾硬質(zhì)合金內(nèi)冷鉆頭，使用新的TiAlN涂層刀片可大大提高鉆孔效率，能使用100m/min 的切削速度：0.25-0.3mm/r 的進(jìn)刀量。目前使用硬質(zhì)合金高速鉆孔已不局限于鑄鐵件加工。實(shí)踐證明，合金鋼、不銹鋼特別是硬度較高的調(diào)質(zhì)鋼采用硬質(zhì)合金高速鉆孔是較好的工藝方案，鉆孔效率得到大幅度的提高。

目前群鉆的設(shè)計(jì)和刃磨已經(jīng)能夠根據(jù)加工的具體需要，設(shè)計(jì)出更合理、更完善的鉆尖參數(shù)，使用半、全自動(dòng)數(shù)控鉆尖磨床，高效、精確地大批量生產(chǎn)多刃尖群鉆系列產(chǎn)品，群鉆的進(jìn)一步研究、推廣，從硬件到軟件均可提供持續(xù)發(fā)展的需要。我國發(fā)明的群鉆，必將在國內(nèi)外市場(chǎng)中占有一定地位。

2009年上海理工大學(xué)附屬工廠定制了多軸大型數(shù)控鉆銑加工機(jī)，選用高速內(nèi)冷、機(jī)夾鉆頭加工工藝，估計(jì)加工效率可再提高10倍。如何在這些場(chǎng)合發(fā)揮群鉆的優(yōu)越性，研究適合硬質(zhì)合金高速鉆孔的刃型，以及這些鉆型的刃磨工藝等，均可成為今后待解的課題。群鉆的研究、發(fā)展必將持續(xù)地發(fā)展下去，不斷為祖國成為制造強(qiáng)國做出新的貢獻(xiàn)。

群鉆的優(yōu)良性能，使它贏得了一些列的榮譽(yù)：1965年倪志福鉆頭獲得國家的科技發(fā)明獎(jiǎng)勵(lì)；1986年獲得聯(lián)合國世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織的金質(zhì)獎(jiǎng)狀和獎(jiǎng)?wù)拢?001年12月倪志福獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)布的新型實(shí)用專利。群鉆是我國勞動(dòng)者在建設(shè)社會(huì)主義工業(yè)強(qiáng)國的實(shí)踐活動(dòng)中充分發(fā)揮集體智慧創(chuàng)造出來的先進(jìn)機(jī)加工裝備，是我國機(jī)械工業(yè)勞動(dòng)者在社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)中，迸發(fā)出來的巨大創(chuàng)造性的具體體現(xiàn)，其發(fā)展歷程再次證明了“卑賤者最聰明”的真理性。而廣大工人、知識(shí)分子、干部在這一歷程中體現(xiàn)出的團(tuán)結(jié)協(xié)作、百折不撓、不斷進(jìn)取的優(yōu)秀品質(zhì)也必將永載勞動(dòng)者的光輝史冊(cè)。

（作者單位：中航螺旋槳制造集團(tuán)）