返璞归真 在发展中时刻把握技术的脉搏

秦川集团技术总顾问、西安交通大学教授毛世民先生

　　毛世民：男，1957年出生，陕西省扶风县人。西安交通大学教授，博士生导师，秦川集团技术总顾问，英国纽卡斯尔大学客座教授。

　　参与的“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项：(1)高速、精密、大型数控圆锥齿轮磨齿机； (2)数控螺旋锥齿轮磨床； (5)高效高精度齿轮产品技术创新平台； (4)汽车驱动桥螺旋锥齿轮绿色制造成套技术与装备。在第一个项目中毛教授担任课题副组长，负责总体方案设计和数控加工软件开发，该项目于2011年12月通过工信部、科技部和财政部验收，获得12届中国国际工业博览会金奖，受邀参展德国汉诺威机床展。参与的其他课题：横向课题“3MW风电增速箱研制”，是国内首家具有独立知识产权的3MW风电增速箱设计。

　　经业内人士推荐得知了秦川集团的齿轮专家毛世民教授，在百度上看到这样的信息： “他出生在扶风，是全球为数不多的锥齿轮啮合原理方面的项尖专家之一，在英国拿着高工资，却在年过半百时毅然回到了祖国。他的名字叫毛世民。”未见其人便已神往，终于2013年3月11日笔者采访到了毛教授。

蒙恩师教诲 自奋发图强

　　成功的故事有着很多相似之处，遇恩师就是其中最重要的因素之一。

　　1978年，毛教授进入西安交通大学。大二听机械原理老师的课知道了齿轮是最复杂最难加工的零件之一，所以从大三开始自学微分几何等相关课程。西安交大在齿轮加工方面有着很强的优势，因此毛教授选择了在西安交大继续攻读硕士和博士，并且硕士师从吴序堂教授，博士师从乐兑谦教授。毛教授提到他的两位导师时，赞誉和感激之情溢于言表：我国解放后齿轮加工、刀具和机床行业中乐老师被公认为贡献最大，堪称是齿轮行业影响最大的人物。毛教授上学的时候哈一工、汉江工具厂、重庆工具厂等国内最大的齿轮刀具厂家的总工几乎都是乐老师的学生，他们经常回到西交大，请教乐老师问题，毛教授坐在后面的时候如饥似渴地倾听和学习。乐老师60年所编制的《齿轮刀具》，解决了齿轮加工的很多问题，从此齿轮刀具打破前苏联谢明钦科的体系，有了中国自已的体系。西安交大在刀具学科方面就此崛起。《齿轮刀具》可以比作中国齿轮刀具的圣经，这是毛教授仔细研读的最早的一本专业书籍。刚解放时乐老师曾经在上海交大工作，当时苏联援助我们一批专家，乐老师和他们一起工作一起生活，整理苏联的资料，我国最早的一本《金属切削原理及刀具》就是乐老师当时整理编译的。

　　上世纪80年代中美建交以后，随着格里森机床进口到中国，带来一批有关锥齿轮加工计算和设计的资料。当时美国的这些技术搞得很神秘，计算卡上没有完整公式，关键公式被拆分得七零八落，用括弧和数字表示，很难搞清楚原理。为了打破垄断，掌握锥齿轮技术，当时的第一机械工业部组织了一批工厂和研究所，其中包括西安交大、重庆大学、天津第一机床和300厂等在内的技术人员消化吸收这些技术。在理解和消化这些资料的工作上，重庆大学郑昌启老师和交大吴序堂老师贡献非常大。当时格里森在齿轮加工方面有8种方法。弧齿锥齿轮和准双曲线齿轮各4种。吴序堂老师破译了其中5种方法的工作原理和计算方法，并因此得了奖。毛教授当时跟着吴老师破译了其中一种方法——准双曲线齿轮刀倾半展成加工法，简称HFT(Hypoid Format Tiit)。在吴老师的指导下，毛教授把一个个理论公式的来龙去脉搞清楚、重新推导，编写程序，做切齿实验，并在格里森的基础上向前走了一步。当时格里森基本方法的加工参考点都是固定的，带来一定的缺陷。毛教授就开发了任意指定参考点的方法，克服了固有缺陷，对齿面接触区的控制更加准确和灵活。这个创新于1985年在交大学报上发表了题为“任意指定接触基准点的切齿理论——对格里森半展成法加工弧齿维齿轮和准双曲面齿轮方法的改进”的文章。当时中国齿轮界人士勤奋钻研，可以说已经完全掌握了格里森的锥齿轮理论。

摸索前进 不忘初衷

　　1995年，首次有了出国的机会，出国单位自己联系，学校或企业皆可，毛教授申请来到了世界上在锥齿轮领域最享盛誉的公司之一德国克林贝格公司进行了为期一年的访问考察。由于在国内多年对齿轮理论的刻苦研究，毛教授发现在德国自己的理论水平相比于同资历的工作人员一点儿不差。曾有一次，毛教授指出工作中的一个问题，德国同事查找出保存的40年代的手稿的记录竟然和毛教授说的相同。这一方面反映了像毛教授这样的中国专家通过刻苦学习能够让自己和国外专家们平起平坐，同时也反映出国外资料的传承性非常好。

　　建国初期，在齿轮加工方面有些想法虽然很好，但是由于当时机床水平有限，无法实现，只能放弃。到了1995年左右，加工齿轮的六轴联动机床已经比较成熟。毛教授在1997年申请承担、99年结题的一项国家自然科学基金项目“基于功能需求的齿面主动设计和先进制造技术研究”中，将在圆柱齿轮加工中发展的比较完善的齿面修形理论应用到曲线锥齿轮加工中，提出“齿面主动设计”的理论，即从齿面本身要求出发，用六轴联动机床在齿轮传统加工的基础上再进行齿面修形，使得齿轮啮合过程中接触应力、齿面磨损、齿轮振动和噪音等性能可以得到更大的改善。但是当时工厂并不接受这样的改进，原因是用这种理论做出来的锥齿轮和格里森做出来的锥齿轮有微小差别。而目前锥齿轮的修形在齿轮界中已得到广泛认可，毛教授谦虚而快乐地说自认为在推动锥齿轮修形上作了一些工作。目前毛教授承担的一个重大专项“数控螺旋锥齿轮磨床”完全以这套理论做基础。

　　由于锥齿轮本身的复杂性，造成锥齿轮的使用者盲目相信格里森机床及加工方法，对锥齿轮本身还没有做锥齿轮机床的人更了解。一些企业用格里森六轴机床加工锥齿轮时仍当做传统的摇盘式机床使用，没有把其强大的功能充分发挥出来。究其原因，就是大部分锥齿轮最终用户不知道怎样齿面的锥齿轮最适应于自己的需求，所以作为锥齿轮的生产厂家应该帮助用户搞清楚用什么样的齿轮最合适。脱离实际使用工况无法评判锥齿轮的好坏，只有装在驱动桥、减速箱等传动装置中并加载，通过运行后才能判断其性能的优劣。而实际应用状况五花八门，因此更要求锥齿轮生产厂家根据最终用户的不同需求加工出符合需求的各种锥齿轮。齿面主动设计理论为达到这一目标提供了理论基础，但仍有许多具体的技术难点需要克服。

　　上世纪90年代末，国内机械行业发展步入低谷，毛教授所在的实验室面临着无项目可做的窘境。2000年，英国RomaxTechnology公司因缺乏锥齿轮相关技术，向在德国一举成名的毛教授抛来橄榄枝。斟酌再三，毛教授成了该公司客座齿轮专家，不久就担任了该公司的高级齿轮工程师。2003年，毛教授去英国SBT公司任职，前后在英国待了9年光景。

　　在国外的这些期间，虽然毛教授当时感觉在理论上进步不大，但是回想起来当时繁多的工作机会给他提供了另一种锻炼机会，和中国的工厂交流比在国内还多。毛教授在工作中也不忘思考，渐渐对世界齿轮行业的发展有了一些困惑，感觉锥齿轮加工理论一直没有脱离最初摇盘机床的模式，有了僵化和拘泥的趋势，齿轮加工方法越来越复杂，但效果并不是特别好。