中國第一個五年計劃期間發明的「群鑽」絕技了解下，可惜已經快失傳
點擊上方「小丸子非標機械設計」關注我們，每天學習一個機械設計相關知識點
在機械製造中，鑽孔是一項必不可少而又十分普遍的加工工序，在金切加工中所佔比例較大，僅次於車削。在實心材料上打孔的主要刀具是麻花鑽。麻花鑽的使用往往是孔加工的關鍵工序，因為擴孔、鏜孔、鉸孔、拉孔的形位誤差直接與鑽孔的精度有關，保證鑽孔精度、提高鑽孔效率、延長鑽頭壽命是合理使用、改進鑽頭的目標。然而，自19世紀中期出現以來，到20世紀50年代，其幾何角度變化不大，隨著生產的發展，新加工材料的不斷出現，標準麻花鑽的切削能力已經逐漸不能適應使用的需要了。
1953年夏，北京永定機械廠（今北京北方車輛集團有限公司）承擔了抗美援朝緊急支前任務，為「蘇－76」自行炮車的「終減速外殼（高錳防彈鋼）」產品鑽孔，這種鋼硬度高，強度大，標準麻花鑽頭要鑽半天才打通一個眼，而且還磨損許多鑽頭。當時還只是個二級工的倪志福起初用標準鑽頭打眼，一天竟燒壞了１２支鑽頭，效率很低。愛動腦筋的倪志福琢磨開了「沒有金鋼鑽，攬不了瓷器活」這句話，什麼是攻克高錳鋼的金鋼鑽呢？當時廠里正在推廣蘇聯席洛夫鑽頭。盛夏的夜間又熱又悶，為革新鑽頭急得吃不下飯、睡不好覺的倪志福，鑽到熱得像蒸籠的車間里，照葫蘆畫瓢，也磨了一把席洛夫鑽頭，一上機試車，新鑽頭剛打了一個眼就磨損了。他拿著磨損的鑽頭，借著燈光翻過來倒過去地仔細琢磨，發現每個用過的鑽頭的鑽心部分外緣轉角處都燒壞了。一個大膽的設想誕生了，磨損和燒壞的部分不正是鑽頭的薄弱環節嗎？如果把鑽頭的薄弱點攻下來，它不就成了一把無堅不摧的「金鋼鑽」了嗎？倪志福興奮了，趕緊拿起一個磨損的鑽頭，用砂輪把磨損的部位磨成三個尖、七個刃的形狀，他用這把鑽頭連夜幹了起來，奇蹟發生了，效率提高了，新鑽頭獲得了成功。這件事轟動了全廠，倪志福一時成為人們傳頌的新聞人物。
倪志福和他的群鑽廠黨委和上級領導對這一新型鑽頭的出現十分重視。1955年10月，倪志福首創的這種打破了百年來鑽頭刃口平直的常規，將「一尖三刃」的普通麻花鑽改成「三尖七刃」的新型鑽頭，被命名為「倪志福鑽頭」。後來又成立了一個由工人、幹部和技術人參加的三結合小組——北京永定機械廠群鑽小組，開展群鑽的改進和推廣工作。
1956年正值社會主義建設第一個五年計劃時期，翻身當了國家主人的中國工人滿懷階級豪情地響應黨中央毛主席「向科學進軍」的偉大號召，掀起了社會主義勞動競賽的高潮。在工礦企業里，廣大工人群眾學文化、學技術、學科學，技術革新、勞動競賽蓬勃發展。北京永定機械廠工會、團委專程聘請北京工業學院的教師，給渴望知識的青年工人講技術課。正在北京工業學院金屬切削專業任教的於啟勛，被組織上委派到北京永定機械廠講課。他講的題目是：「金屬切削原理基本知識」和「先進刀具」，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。倪志福也高興得不得了。他想：「我光會幹，沒有文化知識，講不出個道理來，要有這樣的老師給我指導一下多好呀！」當時的永定機械廠團委書記翟泰豐也敏銳地看到了這點。翟泰豐找到於啟勛：「於老師，倪志福搞出了個新鑽頭，效果很好，你能不能幫助他總結總結。」就這麼簡單幾句話，把一個青年工人倪志福和一個青年知識分子於啟勛兩顆火熱的心連在了一起。據於啟勛回憶「倪志福見了我很高興，對我很尊重，於老師長於老師短的，有什麼話都願意和我談。」「後來有人問我，你和他一塊干圖什麼？我說，我什麼也不圖，就想和工人在一起，把自己的知識貢獻給祖國的建設事業。」倪志福鑽頭是生產實踐的產物，為了證明倪志福鑽頭具有科學性、先進性、獨創性、新穎性。於啟勛和倪志福進行了刀具切削力、刀具壽命、刀具磨損、鑽孔加工精度、鑽孔表面質量、分屑排屑試驗、金相分析和鑽頭幾何角度分析八個方面的試驗，取得大量數據，然後進行理論概括。當時倪志福是第一線生產工人，頂崗作業，生產任務重，試驗只好在業餘時間進行。於啟勛順著北京工業學院—廣安門—長辛店—朱家墳—永定機械廠這條路線，換4次車，行程50公里，單程花二三個小時的時間來回跑。試驗階段正遇上我國三年經濟困難時期，於啟勛每月只有28.5斤定量，吃不飽飯，廠里也沒有客飯供應，實在餓得頂不住了就到街上買點吃的湊合一頓。有一次在宛平城遇到暴雨，永定河發大水，於啟勛照樣冒著暴雨直奔永定機械廠。「說來也奇怪，不知哪來的那股勁，一個月要往返幾次，也不知道累，餓著肚子也要去搞試驗。」
就這樣，自1953年起，倪志福和研究小組經過十餘年中在實踐中逐步總結改進，對53型「群鑽」進行過多次修改，幾何參數逐步演變，形成了56型、58型、58A型、64型、67型(圖2)。67型是經過多次演進而後定型的「群鑽」基本鑽型。
群鑽的研究改進工作進展迅速，推廣工作也是緊鑼密鼓。國慶十周年期間，北方車輛廠（原北京永定機械廠變更後的新名）「倪鑽」參加了一機床廠舉辦「北京市先進刀具技術表演廟會」，廟會上，全市「革新能手」、「先進個人」雲集， 各種革新技術「擺攤」競技，現場氣氛異常火爆。當天「倪志福鑽頭」的橫幅與對麵攤位「張趙李鑽頭」橫幅隔通道對應，大會組織者也希望雙方的「較量」掀起廟會的小高潮。「對著干」的氣氛越來越濃。」「敢不敢對著干」？「有沒有把握」？面對種種詢問，倪志福異常沉著「沒問題！」。雙方對戰拉開帷幕。比賽要求是：用一塊厚度150毫米的鋼塊，設定用直徑16毫米鑽頭打孔，要求一分鐘打透，並且達到規定光潔度和垂直度要求。當時圍觀的不少，市委、市工會等領導也在此觀看，大家的心情異常緊張。比賽開始，兩台大搖臂鑽床一齊開動，倪志福手推進給手把，鑽頭對準鋼塊孔位。只見鑽頭飛快鑽進孔內，瞬間鋼塊一下就被打穿了，「裁判員」撳停秒錶，大聲高喊「好！一分鐘都用不了，還差好幾秒啦！」現場頓時一片掌聲和歡呼聲！再看對麵攤位機床「卡喳」一聲響，突然停機？一看鑽頭斷在鋼塊中，很遺憾！比賽就這樣結束了。鑽頭退出後，在場同行們紛紛跑過來觀看鑽頭，對鑽頭的磨削、使用提出很多技術問題，倪志福一一作答。現場人頭攢動，熱鬧非凡。倪鑽在哪呢？倪志福在哪呢？大家紛紛跑過來觀看。此後「倪鑽」不但國內外廣泛推廣應用，而且國內外享有盛名。當年，倪志福榮獲全國「先進生產（工作）者」榮譽稱號，作為全國勞動模範出席了全國群英會，並參加了由全國群英會代表組成的先進刀具推廣隊，到全國各地表演、交流經驗。
1960年12月倪志福隨中國機械工業代表團訪問捷克斯洛伐克，進行了走刀量達1.5毫米/轉的「倪志福鑽頭」鑽孔表演，獲得高度的評價。
1963年北京機械工程學會召開年會。同年秋中國機械工程學會機械加工專業年會又在瀋陽召開。這兩個年會都邀請了倪志福和於啟勛出席。為了向年會彙報倪志福鑽頭在經濟建設中起的巨大作用和它的科學價值，兩人苦戰十餘天，寫出了專題論文。在年會上兩人作為中國工人階級和知識分子相結合攻克科技難題的典型代表，同時登台介紹經驗，受到了與會代表的充分肯定和高度讚揚。在瀋陽機械加工年會上宣讀論文後，中國著名勞動模範瀋陽刀具大王金福長特意安排他倆去瀋陽各工廠企業傳經送寶進行刀具技術表演，受到瀋陽工人群眾的熱烈歡迎。
1964年8月亞洲、非洲、拉丁美洲、大洋洲四大洲科學研討會在北京召開，倪志福同志代表中國工人第一次登上了世界講壇並宣讀「倪志福鑽頭」論文，受到與會各國代表的關注和好評。
北京學習瀋陽經驗，廣泛開展職工技術協作活動。倪志福、李昌安、杜育鵬、鄭恩洪、常恩山等人在勞動人民文化宮技術夜校的基礎上，組織了北京市職工第一支技術交流隊——北京市職工刀具技術推廣隊。經常深入各工礦企業進行刀具表演、技術推廣交流活動。倪志福鑽頭在表演中遇到的材料不僅是高錳鋼，還有不鏽鋼、銅件、鋁件、非金屬材料的加工任務。這些材質硬度、韌性都不同，一些新的問題出現了。倪志福鑽頭需進一步改進，才能適應不同材料的加工任務。倪志福虛心向全國同行學習，注意吸收兄弟廠同行在加工不鏽鋼、銅、鋁、非金屬材料上所用鑽頭的長處，對自己鑽頭的幾何角度，切削力、刀具磨損、耐用性和加工表面質量深入研究，創製出一批新的鑽型，形成了倪志福鑽頭新系列。1965年倪志福在「機械工業」第11期上發表了「不是倪鑽，是群鑽」的申明。原文如下：「……最實事求是的名字應該為「群鑽」，因為它是群眾智慧的結晶」。
倪志福和群鑽工作小組除了不斷推廣、改進群鑽外，還積極為群鑽著書立說，以書籍的形式將群鑽發展實踐中總結的規律和成果固化下來。
在倪志福、於啟勛、周淑英、王育民等人的共同努力，由於啟勛執筆寫出了《倪志福鑽頭》一書，1963年在國防工業出版社出版。將在生產實踐中誕生的倪志福鑽頭作了理論上的概括和提高，推向社會。群鑽小組先後於1968年撰寫了第一版《群鑽的實踐與認識》，並於1972年推出了修訂版；1979年撰寫了《群鑽新集》，1982年撰寫了第二版《群鑽》，直到1999年倪志福、陳壁光撰寫了第三版《群鑽——倪志福鑽頭》等專著，才為群鑽的發明、創新划上了一個圓滿的句號。
群鑽系列鑽型的創新與發展首先來自實踐，在鑽孔過程中不斷通過刃磨改進，進而再做科學實驗、理論分析與研究，集結了群眾智慧的結晶。群鑽的推廣培養了一大批掌握群鑽刃磨技術的師傅，為解決鑽孔難題，提高鑽孔質量與效率，創造更多的社會效益做出了巨大貢獻。
四川資陽益華工業科技有限公司肖大益先生1990年研製成功具有群鑽刃磨功能的萬能工具磨床，1996年又研製成功群鑽鑽尖刃磨機，用以代替手工刃磨，提高了群鑽刃磨精度。
?
群鑽機械刃磨的實現，是促進群鑽產業化的必經之路。21世紀初，海南高超鑽頭有限公司總經理周安善先生自行研製了群鑽刃磨設備，形成了具有大批量刃磨群鑽鑽尖的能力。2001年海南高超鑽頭公司組織國內專家做了評定，申請到國家科委「鍍膜群鑽」列項資助。周安善寫的論文《多刃尖麻花鑽的標準化與產業化》獲得中國機械工業金屬切削刀具技術協會優秀論文獎勵。高超鑽頭有限公司刃磨的群鑽已逐漸推向國內、外市場。
早在1985～1992年間，湖南大學林丞、曹正權等教授先後發表了群鑽數學模型及其刃磨參數計算、變螺距螺旋面鑽尖數學模型等論文，成功地解決了群鑽數學模型的求解問題，為麻花鑽尖CAD/CAM、高性能群鑽刃磨機的設計提供了必要的條件。
湖南大學胡思節等教授和工程技術人員2004年研製成功了5軸數控鑽尖磨床。群鑽的數控刃磨機的出現，為國產群鑽現代化生產奠定了基礎，從此就可完全克服手工或用刃磨夾具依靠經驗來調整、難以達到刃磨準確的缺點。
21世紀以來，鑲裝齒冠的機夾硬質合金內冷鑽頭，使用新的TiAlN塗層刀片，可大大提高鑽孔效率，能使用100m/min 的切削速度，0.25～0.3mm/r 的進刀量。目前使用硬質合金高速鑽孔已不局限於鑄鐵件加工，實踐證明，合金鋼、不鏽鋼特別是硬度較高的調質鋼，採用硬質合金高速鑽孔是較好的工藝方案，鑽孔效率得到大幅度的提高。
目前群鑽的設計和刃磨已經能夠根據加工的具體需要，設計出更合理、更完善的鑽尖參數，使用半（全）自動數控鑽尖磨床，高效、精確地大批量生產多刃尖群鑽系列產品，群鑽的進一步研究、推廣，從硬體到軟體均可提供持續發展的需要。我國發明的群鑽，必將在國內外市場中佔有一定地位。
2009年上海理工大學附屬工廠定製了多軸大型數控鑽銑加工機，選用高速內冷、機夾鑽頭加工工藝，估計加工效率可再提高10倍。如何在這些場合發揮群鑽的優越性，研究適合硬質合金高速鑽孔的刃型，以及這些鑽型的刃磨工藝等，均可成為今後待解的課題。群鑽的研究、發展必將持續地發展下去，不斷為祖國成為製造強國做出新的貢獻。
群鑽的優良性能，使它贏得了一些列的榮譽，1965年倪志福鑽頭受到國家的科技發明獎勵，1986年獲得聯合國世界知識產權組織的金質獎狀和獎章，2001年12月倪志福獲得國家知識產權局發布的新型實用專利（ZL01220344.0）。
群鑽是我國勞動者在建設社會主義工業強國的實踐活動中充分發揮集體智慧創造出來的先進機加工裝備，是我國機械工業勞動者在社會主義建設事業中，迸發出來的巨大創造性的具體體現。
群鑽不好修磨，而麻花鑽就容易修磨。另外群鑽一開始就是用來鑽高硬度鋼材的，因此應用範圍不如麻花鑽的應用範圍寬。群鑽不同用途磨法不一樣，老工業城市的機械加工的師傅們都會幾種。現在一般都不用了，難鑽的材料可以用合金鑽頭解決了，很少有人去磨鑽頭。。。
歡迎大家在評論處補充你認為文章中有解釋不對或欠缺的部分，這樣下一個閱讀的人就會學到更多，你知道的正是大家需要的。。。
推薦閱讀：