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2.科研经费的筹集与使用
1987年,笔者利用在英国两年的科研基础,申请到国家自然科学基金项目“人造聚晶金刚石复杂形面的加工及加工机理研究”。但当经费到位,发现只有4.5万元。如果有现成的设备再做实验研究,这些经费应该差不多。而我们必须从研制设备入手,这些经费就远远不够了。怎么办?摆在面前只有一条路,利用各种途径,继续寻找经费。笔者从国家科委和教育部、清华大学科研处和生产处寻求支持,并主动寻求与校外企业的合作。经过2个多月的努力,终于从教育部、清华大学生产处和校外企业共获得经费9.5万元。尽管有了总额为13.5万元这样一笔数额不小的经费,但如果需要支付所设计设备的全部加工与装配费用,仍然显得捉襟见肘。好在我们团队的工程能力和实践能力比较强,除了制造过程中的磨工、龙门刨需要外协外,其他全部车、铣、刨、钳、装配与调试工作都由团队独立承担。我们团队利用金工实验室的设备,积极投身各种零件的加工制作,节省了大量经费。经过3年的拼搏,我们用研制1台设备的经费造出了2台新设备,并于1990年通过了国家自然科学基金委员会组织的技术鉴定,其主要成果在《科技日报》头版报道,在清华大学闭路电视播放。接着,笔者受美国国家科学基金全额资助访问美国。在亚利桑那州立大学举办的美国国家科学基金受资者学术会议做学术报告后,访问了美国9所著名大学,比较深入地了解到美国国家科学基金在相关领域所从事的研究。
3.探究国内的综合科研条件
研制一套具有国际水平的新型装备,并非其中的任何部件都要从设计制造开始。为了提高研究的效率和成功的几率,有一些装置或功能部件可从市场直接采购。例如,研制数控旋转电加工磨床,就需要对比国外的研究条件,看看国内的关键研究条件是否基本符合。其中,包括加工聚晶金刚石的特种电源、制作工具电极的材料高纯石墨和钨铜合金、无级调速用的微型电机、支撑纵横向工作台运动的高精度线性轴承,以及研制聚晶金刚石麻花钻头的材料--人造聚晶金刚石复合片等。经过在全国范围内的调研,发现北京电加工研究所已研制出加工聚晶金刚石的特种电源;北京碳素厂有高纯石墨产品;北京的市场上有钨铜合金材料;哈尔滨轴承厂刚研制出高精度的线性轴承;郑州三磨所、北京新兴材料厂等已研制出聚晶金刚石复合片。另外,在我的导师D.K.Aspinwall先生的帮助下,美国通用电气公司特种材料部在北京的分部可无偿提供实验用的聚晶金刚石复合片。调研结束,除了感到研究的基本条件具备、完成该项目心里有底外,还看到我国科学技术迅速发展的步伐。
4. 改装工具磨床,进行验证实验
虽然经费解决了,研究条件也基本具备了,但是还存在一个疑虑,就是我国研制的特种电源究竟效果如何?经研究,决定改装一台工具磨床,用新购的特种电源进行聚晶金刚石复合片加工的验证性试验。于是,我们将一台工具磨床的机械主轴,改装成绝缘电主轴,并研制了一台机械式加工螺旋的靠模装置。在石伯平教授的大力支持下,改装工作很快完成。在这台原型机上,利用旋转电极进行放电加工,成功地完成了聚晶金刚石加工的工艺试验,也验证了国产电源的可靠性。这时,笔者和石伯平教授开始转向紧张的整机设计。由于有两年的研究基础,再加上工艺验证试验的成功,使我们对成功研制我国第一台数控旋转电加工机床充满信心。
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