---航空制造技術:齒輪工程及精密測量技術專家---石照耀
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更新日期:2023-02-22
石照耀:北京工業大學機電學院教授,博士生導師,工學博士,教育部長江學者特聘教授。因其在精密測試技術及儀器和齒輪工程領域做出的重要貢獻入選科學中國人(2010)年度人物。現為國際標準化組織ISO TC60( 齒輪技術委員會)委員、先進成形技術與裝備國家重點實驗室特聘專家、機械傳動國家重點實驗室學術委員會委員、中國儀器儀表學會機械量測試技術及儀器分會副理事長、全國齒輪標準化技術委員會副主任、曾任機械工業部成都工具研究所副總工程師。
記者:目前,精密測量技術已成為發展先進制造技術、確保產品質量的重要組成部分。請您談一下您帶領科研團隊在這個領域取得了哪些重要成果。
石照耀:我們團隊面向高端制造業,致力于齒輪測量、精密復雜零件的在線快速測量、特大型零件的精密測量、智能機械等方面的研究, 研究成果覆蓋了從理論到技術再到產品的全過程。
在精密測量技術領域,我們的主要成果有三方面:一是精密測量的基本理論;二是齒輪測量;三是測量機技術。
在精密測量的基本理論方面: 發現了阿貝原則涉及的5 要素、解密了其隱含的3 個條件,提出了廣義阿貝原則。提出“免形狀(Form-free)測量”的概念并初步完成了基本理論建構。提出并論證了曲面測量存在各向異性,建立了復雜螺旋類齒輪刀具測量的全套數學模型,提出了動態測量中異常數據的灰色理論判別法。
針對齒輪測量前沿問題,主要研究成果有:提出了“以小測大”的特大齒輪激光跟蹤測量方法,與合作單位共同研發出特大齒輪現場測量成套技術;提出了小模數齒輪單面嚙合“雙向驅動同步測量”新原理,研制了小模數齒輪傳動誤差測量儀;提出了齒輪雙面嚙合多維測量原理并研制出儀器;提出了齒輪波度樣板的基本理論及實物基準,并在國內首先開展漸開線量值傳遞中的非漸開線方法研究。在精密儀器關鍵部件上,基于廣義阿貝原則,發明了二維共平面導軌的新結構,它具有高精度、高穩定性、不受載荷影響等特點;研發了一種新型的球內反射式光纖測頭,兼具接觸式測量和非接觸式測量的優點。
記者:您作為國際標準化組織(ISO)齒輪技術委員會(TC60)的中國委員,全程參與了齒輪精度新版國際標準(ISO1328-1)的起草。您認為該標準的實施為中國齒輪行業帶來哪些深遠影響?
石照耀:齒輪精度標準是機械行業的基礎標準,作為國內唯一參與ISO1328-1 起草者,我深有感觸。新標準對測量儀器的要求更嚴格。由于儀器測量不準確導致部分合格產品被誤判為不合格,這是新國際標準嚴格控制的。標準一發布,國外相關企業就推出了適應新標準的產品。我國是ISO 常務理事國,20 多年前曾有專家參加過TC60工作會議,后因諸多原因未能參與上一輪齒輪國際標準的制定。此次參與ISO1328-1 的制定,不僅意味著我們可以了解國際齒輪標準制定過程,更意味著中國恢復了在國際齒輪標準制定中的話語權。
記者:您在“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項中承擔了重要的課題研究。請與我們分享一下這些課題的主要內容及進展情況。
石照耀: 2010 年,我們牽頭承擔的一項課題為“特大型齒輪激光跟蹤在位測量系統”,參與的兩項為“高效高性能精密復雜切削刀具研制”、“汽車變速器智能化在線檢測試驗裝備”;2013 年,參與的一項為“汽車齒輪快速檢測及高效配對系統的研發”。我們還在重大專項的資助下開發了大滾刀檢測技術和汽車變速箱的檢測技術。
記者:國產機床經過多年的發展,整體水平已經得到很大提升。要實現國產數控機床在航空制造領域的批量應用,您認為還有哪些關鍵問題需要解決?
石照耀:航空制造有其特殊性,對機床的要求應該是最高的。要實現國產數控機床在航空制造領域的批量應用,我認為急需解決的關鍵問題主要有:(1)機床系統的可靠性問題。這是個老問題,解決的進展很慢,反映的是我國機床整體設計水平、裝配工藝、裝配工的手藝和關鍵部件的質量問題。(2)刀具與切削工藝數據庫問題。航空制造常常是超硬加工,機床廠不重視切削機理研究和工藝數據庫的完善、航空刀具依賴進口、企業切削數據庫的信息量不足,整體制約了國產數控機床性能的發揮。(3)工裝夾具問題。航空薄壁件加工往往依賴工裝夾具,而國產數控機床缺乏工裝夾具配套,國內工裝夾具生產企業缺乏。(4)配套成線問題。當前我國航空制造業快速發展中的急迫問題是:組成生產線、為航空制造提供整體解決方案。
我國航空制造業的發展為我國數控機床的發展提供了難得的提升機床行業整體水平的良機。我國數控機床要滿足我國航空制造業的需求,依然任重道遠。