本刊記者/Reporter 汪藝/WANG Yi

毛世民：男，1957年出生，陜西省扶風(fēng)縣人。西安交通大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，秦川集團(tuán)技術(shù)總顧問，英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)客座教授。

參與的“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)：（1）高速、精密、大型數(shù)控圓錐齒輪磨齒機(jī)；（2）數(shù)控螺旋錐齒輪磨床；（3）高效高精度齒輪產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)；（4）汽車驅(qū)動(dòng)橋螺旋錐齒輪綠色制造成套技術(shù)與裝備。在第一個(gè)項(xiàng)目中毛教授擔(dān)任課題副組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)總體方案設(shè)計(jì)和數(shù)控加工軟件開發(fā)，該項(xiàng)目于2011年12月通過工信部、科技部和財(cái)政部驗(yàn)收，獲得12屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)金獎(jiǎng)，受邀參展德國(guó)漢諾威機(jī)床展。參與的其他課題：橫向課題“3MW風(fēng)電增速箱研制”，是國(guó)內(nèi)首家具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3MW風(fēng)電增速箱設(shè)計(jì)。

經(jīng)業(yè)內(nèi)人士推薦得知了秦川集團(tuán)的齒輪專家毛世民教授，在百度上看到這樣的信息：“他出生在扶風(fēng)，是全球?yàn)閿?shù)不多的錐齒輪嚙合原理方面的頂尖專家之一，在英國(guó)拿著高工資，卻在年過半百時(shí)毅然回到了祖國(guó)。他的名字叫毛世民?！蔽匆娖淙吮阋焉裢?，終于2013年3月11日筆者采訪到了毛教授。

蒙恩師教誨 自?shī)^發(fā)圖強(qiáng)

成功的故事有著很多相似之處，遇恩師就是其中最重要的因素之一。

1978年，毛教授進(jìn)入西安交通大學(xué)。大二聽機(jī)械原理老師的課知道了齒輪是最復(fù)雜最難加工的零件之一，所以從大三開始自學(xué)微分幾何等相關(guān)課程。西安交大在齒輪加工方面有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此毛教授選擇了在西安交大繼續(xù)攻讀碩士和博士，并且碩士師從吳序堂教授，博士師從樂兌謙教授。毛教授提到他的兩位導(dǎo)師時(shí)，贊譽(yù)和感激之情溢于言表：我國(guó)解放后齒輪加工、刀具和機(jī)床行業(yè)中樂老師被公認(rèn)為貢獻(xiàn)最大，堪稱是齒輪行業(yè)影響最大的人物。毛教授上學(xué)的時(shí)候哈一工、漢江工具廠、重慶工具廠等國(guó)內(nèi)最大的齒輪刀具廠家的總工幾乎都是樂老師的學(xué)生，他們經(jīng)?；氐轿鹘淮螅?qǐng)教樂老師問題，毛教授坐在后面的時(shí)候如饑似渴地傾聽和學(xué)習(xí)。樂老師60年所編制的《齒輪刀具》，解決了齒輪加工的很多問題，從此齒輪刀具打破前蘇聯(lián)謝明欽科的體系，有了中國(guó)自已的體系。西安交大在刀具學(xué)科方面就此崛起?！洱X輪刀具》可以比作中國(guó)齒輪刀具的圣經(jīng)，這是毛教授仔細(xì)研讀的最早的一本專業(yè)書籍。剛解放時(shí)樂老師曾經(jīng)在上海交大工作，當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)援助我們一批專家，樂老師和他們一起工作一起生活，整理蘇聯(lián)的資料，我國(guó)最早的一本《金屬切削原理及刀具》就是樂老師當(dāng)時(shí)整理編譯的。

上世紀(jì)80年代中美建交以后，隨著格里森機(jī)床進(jìn)口到中國(guó)，帶來一批有關(guān)錐齒輪加工計(jì)算和設(shè)計(jì)的資料。當(dāng)時(shí)美國(guó)的這些技術(shù)搞得很神秘，計(jì)算卡上沒有完整公式，關(guān)鍵公式被拆分得七零八落，用括弧和數(shù)字表示，很難搞清楚原理。為了打破壟斷，掌握錐齒輪技術(shù)，當(dāng)時(shí)的第一機(jī)械工業(yè)部組織了一批工廠和研究所，其中包括西安交大、重慶大學(xué)、天津第一機(jī)床和300廠等在內(nèi)的技術(shù)人員消化吸收這些技術(shù)。在理解和消化這些資料的工作上，重慶大學(xué)鄭昌啟老師和交大吳序堂老師貢獻(xiàn)非常大。當(dāng)時(shí)格里森在齒輪加工方面有8種方法，弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲線齒輪各4種。吳序堂老師破譯了其中5種方法的工作原理和計(jì)算方法，并因此得了獎(jiǎng)。毛教授當(dāng)時(shí)跟著吳老師破譯了其中一種方法——準(zhǔn)雙曲線齒輪刀傾半展成加工法，簡(jiǎn)稱HFT（Hypoid Format Tilt）。在吳老師的指導(dǎo)下，毛教授把一個(gè)個(gè)理論公式的來龍去脈搞清楚、重新推導(dǎo)，編寫程序，做切齒實(shí)驗(yàn)，并在格里森的基礎(chǔ)上向前走了一步。當(dāng)時(shí)格里森基本方法的加工參考點(diǎn)都是固定的，帶來一定的缺陷。毛教授就開發(fā)了任意指定參考點(diǎn)的方法，克服了固有缺陷，對(duì)齒面接觸區(qū)的控制更加準(zhǔn)確和靈活。這個(gè)創(chuàng)新于1985年在交大學(xué)報(bào)上發(fā)表了題為“任意指定接觸基準(zhǔn)點(diǎn)的切齒理論——對(duì)格里森半展成法加工弧齒維齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪方法的改進(jìn)”的文章。當(dāng)時(shí)中國(guó)齒輪界人士勤奮鉆研，可以說已經(jīng)完全掌握了格里森的錐齒輪理論。

摸索前進(jìn) 不忘初衷

1995年，首次有了出國(guó)的機(jī)會(huì)，出國(guó)單位自己聯(lián)系，學(xué)?；蚱髽I(yè)皆可，毛教授申請(qǐng)來到了世界上在錐齒輪領(lǐng)域最享盛譽(yù)的公司之一德國(guó)克林貝格公司進(jìn)行了為期一年的訪問考察。由于在國(guó)內(nèi)多年對(duì)齒輪理論的刻苦研究，毛教授發(fā)現(xiàn)在德國(guó)自己的理論水平相比于同資歷的工作人員一點(diǎn)兒不差。曾有一次，毛教授指出工作中的一個(gè)問題，德國(guó)同事查找出保存的40年代的手稿的記錄竟然和毛教授說的相同。這一方面反映了像毛教授這樣的中國(guó)專家通過刻苦學(xué)習(xí)能夠讓自己和國(guó)外專家們平起平坐，同時(shí)也反映出國(guó)外資料的傳承性非常好。

建國(guó)初期，在齒輪加工方面有些想法雖然很好，但是由于當(dāng)時(shí)機(jī)床水平有限，無法實(shí)現(xiàn)，只能放棄。到了1995年左右，加工齒輪的六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床已經(jīng)比較成熟。毛教授在1997年申請(qǐng)承擔(dān)、99年結(jié)題的一項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于功能需求的齒面主動(dòng)設(shè)計(jì)和先進(jìn)制造技術(shù)研究”中，將在圓柱齒輪加工中發(fā)展的比較完善的齒面修形理論應(yīng)用到曲線錐齒輪加工中，提出“齒面主動(dòng)設(shè)計(jì)”的理論，即從齒面本身要求出發(fā)，用六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床在齒輪傳統(tǒng)加工的基礎(chǔ)上再進(jìn)行齒面修形，使得齒輪嚙合過程中接觸應(yīng)力、齒面磨損、齒輪振動(dòng)和噪音等性能可以得到更大的改善。但是當(dāng)時(shí)工廠并不接受這樣的改進(jìn)，原因是用這種理論做出來的錐齒輪和格里森做出來的錐齒輪有微小差別。而目前錐齒輪的修形在齒輪界中已得到廣泛認(rèn)可，毛教授謙虛而快樂地說自認(rèn)為在推動(dòng)錐齒輪修形上作了一些工作。目前毛教授承擔(dān)的一個(gè)重大專項(xiàng)“數(shù)控螺旋錐齒輪磨床”完全以這套理論做基礎(chǔ)。

由于錐齒輪本身的復(fù)雜性，造成錐齒輪的使用者盲目相信格里森機(jī)床及加工方法，對(duì)錐齒輪本身還沒有做錐齒輪機(jī)床的人更了解。一些企業(yè)用格里森六軸機(jī)床加工錐齒輪時(shí)仍當(dāng)做傳統(tǒng)的搖盤式機(jī)床使用，沒有把其強(qiáng)大的功能充分發(fā)揮出來。究其原因，就是大部分錐齒輪最終用戶不知道怎樣齒面的錐齒輪最適應(yīng)于自己的需求，所以作為錐齒輪的生產(chǎn)廠家應(yīng)該幫助用戶搞清楚用什么樣的齒輪最合適。脫離實(shí)際使用工況無法評(píng)判錐齒輪的好壞，只有裝在驅(qū)動(dòng)橋、減速箱等傳動(dòng)裝置中并加載，通過運(yùn)行后才能判斷其性能的優(yōu)劣。而實(shí)際應(yīng)用狀況五花八門，因此更要求錐齒輪生產(chǎn)廠家根據(jù)最終用戶的不同需求加工出符合需求的各種錐齒輪。齒面主動(dòng)設(shè)計(jì)理論為達(dá)到這一目標(biāo)提供了理論基礎(chǔ)，但仍有許多具體的技術(shù)難點(diǎn)需要克服。

上世紀(jì)90年代末，國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)發(fā)展步入低谷，毛教授所在的實(shí)驗(yàn)室面臨著無項(xiàng)目可做的窘境。2000年，英國(guó) Romax Technology公司因缺乏錐齒輪相關(guān)技術(shù)，向在德國(guó)一舉成名的毛教授拋來橄欖枝。斟酌再三，毛教授成了該公司客座齒輪專家，不久就擔(dān)任了該公司的高級(jí)齒輪工程師。2003年，毛教授去英國(guó)SMT公司任職，前后在英國(guó)待了9年光景。

在國(guó)外的這些期間，雖然毛教授當(dāng)時(shí)感覺在理論上進(jìn)步不大，但是回想起來當(dāng)時(shí)繁多的工作機(jī)會(huì)給他提供了另一種鍛煉機(jī)會(huì)，和中國(guó)的工廠交流比在國(guó)內(nèi)還多。毛教授在工作中也不忘思考，漸漸對(duì)世界齒輪行業(yè)的發(fā)展有了一些困惑，感覺錐齒輪加工理論一直沒有脫離最初搖盤機(jī)床的模式，有了僵化和拘泥的趨勢(shì)，齒輪加工方法越來越復(fù)雜，但效果并不是特別好。

世界三大公司加工錐齒輪都是使用一種特殊的刀具——刀盤，由于工藝要求，刀盤直徑要和被加工的錐齒輪直徑相當(dāng)。多年實(shí)踐證明，這種方式加工直徑1 m以下的錐齒輪具有無可代替的優(yōu)勢(shì)。但當(dāng)齒輪直徑繼續(xù)增大時(shí)，因?yàn)榈侗P直徑過大，不僅刀盤本身制作困難（磨齒用的大直徑筒形砂輪制造也非常困難），機(jī)床主軸受力非常惡劣，加工質(zhì)量無法保證，而且磨齒用大于1 m直徑的筒形砂輪也很危險(xiǎn)。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各種新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，對(duì)大直徑錐齒輪的要求越來越多。例如安裝在海洋平臺(tái)上的采油鉆機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)的錐齒輪副，大輪直徑要求2 m以上。還有平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)的推進(jìn)器和大型船艦的推進(jìn)器都需要大直徑的錐齒輪。而且，由于這些場(chǎng)合的特殊性，對(duì)錐齒輪的可靠性提出極高的要求，必須采用高精度硬齒面。為了解決大型高精度硬齒面錐齒輪制造的難題，國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)都形成了放棄刀盤加工工藝，另辟道路的共識(shí)。而促成毛教授思考這一問題是得益于2004年去重慶齒輪廠，發(fā)現(xiàn)他們需花費(fèi)70～100萬元人民幣去芬蘭購(gòu)買1.2 m左右的錐齒輪用于水泥立磨減速器。盡管價(jià)格昂貴，供貨期往往還在一年以上，成了該廠立磨減速器生產(chǎn)的瓶頸。

毛教授認(rèn)為齒輪副齒面之間具有嚙合關(guān)系，是一對(duì)共軛曲面，不同于一般的自由曲面，所以加工齒輪齒面的首選方法應(yīng)是展成法。不管是圓柱齒輪還是圓錐齒輪，展成加工的理論是相通的，其核心是產(chǎn)形輪。用現(xiàn)行的刀盤工藝加工收縮齒錐齒輪，由于齒輪副中的大小輪無法用同一個(gè)產(chǎn)形輪加工，加工出的齒面理論上就不是共軛齒面，為了得到滿足要求的齒面局部接觸和運(yùn)動(dòng)傳遞精度要求，不得不對(duì)小輪的加工進(jìn)行各種極為復(fù)雜的修正，這是造成當(dāng)前的錐齒輪加工技術(shù)極為復(fù)雜的根本原因。如果放棄刀盤工藝，利用已經(jīng)發(fā)展很成熟的多軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)，就可以徹底克服這些缺陷?；舅枷胧轻槍?duì)齒輪副應(yīng)用要求設(shè)計(jì)產(chǎn)形輪齒面，然后確定用通用刀具（或砂輪）形成所設(shè)計(jì)的產(chǎn)形輪齒面的運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)形輪展成被加工齒輪的運(yùn)動(dòng)，這樣理論上就可以加工出各種形式的錐齒輪。而目前普遍應(yīng)用的錐齒輪制式，如格里森制、奧利康制和克林根貝爾格制等只是其中的特例。當(dāng)時(shí)有這個(gè)想法的時(shí)候毛教授很激動(dòng)，特地從英國(guó)給吳序堂老師打電話，吳老師贊賞說“返璞歸真”。得到老師的肯定，毛教授馬上利用周末和假日開始理論研究，并在2009年回來工作之前，所有的理論工作都已經(jīng)完成。

殊途同歸 實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想

2008年，秦川機(jī)床工具集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)龍興元去英國(guó)考察項(xiàng)目，訪問了SMT公司。那天，龍總滿懷激情地對(duì)毛教授講述了秦川集團(tuán)的發(fā)展志向：“國(guó)內(nèi)機(jī)床生產(chǎn)近年來取得了很大成績(jī)，但中國(guó)并不是機(jī)床生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，我們?cè)谑澜缟蟽H處于第二梯隊(duì)。而秦川集團(tuán)的目標(biāo)，則是要成為國(guó)際市場(chǎng)上能與歐美等磨齒機(jī)制造巨頭抗衡的民族品牌，早日跨入第一梯隊(duì)?！币幌胃?，深深打動(dòng)了毛教授。龍興元的理想，不正是自己多年想做、而又苦于沒有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)的追求嗎？就這樣，毛教授做出了加入秦川集團(tuán)的決定。

這幾年，毛教授在秦川機(jī)遇很好。由于在產(chǎn)形輪理論上的創(chuàng)新，秦川在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取到了大型錐齒輪的國(guó)家重大專項(xiàng)。產(chǎn)形輪理論被評(píng)價(jià)為是具有原創(chuàng)性的理論，而毛教授則謙虛地說，只是捅破了一層窗戶紙。但是沒有對(duì)整個(gè)齒輪加工理論的充分理解，又如何捅得破這層窗戶紙，即便捅破了也沒有足夠的信心和能力去試試這個(gè)設(shè)想。

毛教授感嘆把一個(gè)設(shè)想化為實(shí)際，所需付出的勞動(dòng)和艱辛及碰到的問題超出了他的想象，這三年半在秦川的時(shí)間里，沒有周末，沒有假日，每天從早8點(diǎn)工作到晚10點(diǎn)。就這樣毛教授說還有很多問題沒有解決，筆者聽出了毛教授他們付出的辛苦，也聽出了即便這樣也不會(huì)放棄的決心。功夫不負(fù)有心人，利用秦川優(yōu)越的平臺(tái)和領(lǐng)導(dǎo)層的大力支持，毛教授用了3年半的時(shí)間和他的團(tuán)隊(duì)把概念轉(zhuǎn)化成了生產(chǎn)力。秦川磨削的2.2 m高精度錐齒輪副于2011年在EMO展出（見右圖），吸引了格里森和克林貝格的很多人來觀看，世界各地的很多用戶也到展位參觀咨詢。

毛教授指出產(chǎn)形輪理論主要適用于大中型錐齒輪制造。小型錐齒輪用刀盤加工更高效。而用產(chǎn)形輪理論進(jìn)行加工，由于刀具直徑小，加工效率會(huì)比較低，且刀具磨損造成的誤差也會(huì)影響齒面精度。

毛教授稱贊秦川龍興元董事長(zhǎng)志向高遠(yuǎn)，愿意為實(shí)現(xiàn)在秦川打造國(guó)際一流的錐齒輪裝備和大型高精度硬齒面錐齒輪零件的產(chǎn)業(yè)鏈的宏偉目標(biāo)盡全力工作。并且要在“做好用戶工藝師”的思想指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出適合每個(gè)用戶使用的最佳性能的錐齒輪。目標(biāo)光榮而遠(yuǎn)大，深入進(jìn)去，要做的工作會(huì)越來越多。

尋根溯源 透過現(xiàn)象看本質(zhì)

毛教授認(rèn)為就個(gè)體而言，我國(guó)做錐齒輪研究的技術(shù)人員技術(shù)水平一點(diǎn)兒不差，包括在國(guó)外會(huì)議上討論的問題也很受關(guān)注。而且中國(guó)人非常吃苦耐勞，可以加班加點(diǎn)做事情，但是由于方方面面的原因最終產(chǎn)品總是不盡如人意。到底為什么？毛教授說了一些他在國(guó)外工作的體會(huì)：國(guó)外開發(fā)產(chǎn)品必須經(jīng)過反反復(fù)復(fù)試驗(yàn)，盡可能利用已有手段發(fā)現(xiàn)問題，徹底解決后才會(huì)上市，不會(huì)為把不成熟的東西輕易展出或銷售。在國(guó)外一個(gè)項(xiàng)目再急，沒想明白之前，絕不會(huì)動(dòng)手做，首先就是開會(huì)，讓團(tuán)隊(duì)所有成員充分發(fā)表意見，使每個(gè)人的作用都能得到充分的發(fā)揮，再根據(jù)討論結(jié)果制定出詳細(xì)的項(xiàng)目計(jì)劃。計(jì)劃一旦定下來，執(zhí)行過程中原則上不再修改，即便進(jìn)行過程中發(fā)現(xiàn)確有不周之處，也不修改，因?yàn)轫?xiàng)目計(jì)劃是周密的系統(tǒng)工程，往往牽一發(fā)而動(dòng)全身，而是吸取經(jīng)驗(yàn)，下個(gè)項(xiàng)目再引以為戒。毛教授希望跟大家分享自己的這些實(shí)際感受。

現(xiàn)在國(guó)家對(duì)高端制造裝備行業(yè)的支持力度讓各國(guó)同行都非常羨慕，而且很多設(shè)備也非常優(yōu)良。如果遵循產(chǎn)品規(guī)律扎扎實(shí)實(shí)地進(jìn)行研究，我國(guó)的技術(shù)人員是有實(shí)力做出國(guó)際一流產(chǎn)品的。

毛教授說自己在做學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，有時(shí)會(huì)突然很激動(dòng)地自認(rèn)為有了新突破，但常常被老師告知或通過進(jìn)一步學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)其實(shí)前人已經(jīng)做過。估計(jì)很多孜孜以求的學(xué)者們都會(huì)有這樣的經(jīng)歷，這是一種對(duì)自己成績(jī)喜悅和對(duì)前人欽慕之情的美好情感。

在知識(shí)密集型的今天，把過去的知識(shí)學(xué)習(xí)消化吸收，再總結(jié)，透過這些知識(shí)的現(xiàn)象看本質(zhì)，去偽存真，總結(jié)出解決現(xiàn)實(shí)問題的方法，是很多專家走過的道路。世界本來很簡(jiǎn)單，只有不懈努力的人才能在看似復(fù)雜的理論內(nèi)涵中時(shí)刻把握技術(shù)發(fā)展的脈搏和技術(shù)自身的本質(zhì)。筆者認(rèn)為，在人類歷史各領(lǐng)域的發(fā)展中存在著新事物從出現(xiàn)時(shí)的充滿生命力到后期由于慣性和人性等原因?qū)е虏荒苓m應(yīng)新形勢(shì)而被另一個(gè)新事物替代，而對(duì)新事物的發(fā)現(xiàn)基本都是來源于對(duì)歷史技術(shù)和知識(shí)的充分掌握和對(duì)現(xiàn)實(shí)需求的認(rèn)真對(duì)待和合理解決。這個(gè)規(guī)律在人類人文、社會(huì)和自然科學(xué)中不斷重復(fù)著，無數(shù)的學(xué)者們用自己的勤奮和智慧為各自的文明成就不斷添磚加瓦，又不斷推陳出新。

毛教授被一些同行評(píng)價(jià)為“真正懂得錐齒輪”。祝毛教授在自己追求的道路上幸福而快樂!