王立鼎磨削標(biāo)準(zhǔn)齒輪
冬日的長春，滴水成冰，哈出一口白氣仿佛都要凍上。遠(yuǎn)處一個人一路小跑過來，身影由小變大。
從20世紀(jì)60年代到80年代的25年間，從冬到夏，從夏至冬，王立鼎每天早晨都是這樣開始的。
他夜里12點睡覺，早上5點起床，跑步5分鐘到離家不遠(yuǎn)的加工間。這是一個與他人合用的加工間，沒有恒溫，也達不到超凈，唯有地基防震性“勉強過關(guān)”。他把齒輪磨床Y7431開起來預(yù)熱，以便7點30分快速進入工作狀態(tài)。
開好齒輪磨床，他再一路小跑回到家。從地窖取一些白菜、蘿卜、土豆，洗切后“刺啦”一聲下鍋開炒，再蒸一鍋窩窩頭或貼張玉米餅。7點，他跟一家人其樂融融地吃完早餐，和夫人再分頭上班……
那雙每天雷打不動給全家人做早餐的手，曾做出了我國第一套超精密齒輪，這讓王立鼎在30歲出頭時就成為業(yè)界公認(rèn)的“齒輪王”。
中國科學(xué)院院士王立鼎把一輩子獻給了齒輪研制。目前，他率領(lǐng)的團隊是我國唯一一支超精密齒輪研制的隊伍，承擔(dān)國家相關(guān)重大項目。
“一戰(zhàn)成名”
“什么？要把齒輪的精度做到1級？”1965年，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所（以下簡稱長春光機所）接待了南京的一家科研機構(gòu)，他們要制造一款新型精密測量雷達，而其關(guān)鍵要素是齒輪精度。
可是如何做，僅有外國雜志的文字描述，其制作工藝、關(guān)鍵數(shù)據(jù)無人知曉。在很多人看來，這幾乎是一項不可能完成的任務(wù)。要知道，在當(dāng)時，全球范圍內(nèi)只有德國、瑞士才能做出2級及以上精度的齒輪。
更沒想到的是，時任長春光機所所長王大珩把這項重任交給了齒輪研究室的磨齒組，并由一名大學(xué)剛剛畢業(yè)5年的“小年輕”王立鼎承擔(dān)。
當(dāng)然彼時的這名“小年輕”，在齒輪領(lǐng)域已是一名“熟練工”，經(jīng)他手加工的齒輪可達4級，而在當(dāng)時，國內(nèi)工廠加工的齒輪精度普遍為7級。因為這手本事，他榮獲了中國科學(xué)院優(yōu)秀科研成果獎。
同事們也發(fā)現(xiàn)王立鼎有點與眾不同。齒輪組同事張玉玲曾打趣說：“他觀察問題，比女同事還要細(xì)。”一些細(xì)節(jié)看似簡單卻不易操作，比如將磨齒芯軸的徑向跳動從1微米調(diào)到0.5微米，王立鼎可以一次成功，換作他人就很難實現(xiàn)。
要如何完成制作1級超精密齒輪這項看似不可能完成的任務(wù)呢？
早在接手任務(wù)的兩年前，即1963年第一屆全國機械傳動年會結(jié)束后，王立鼎跟隨同事去上海機床廠參觀。他看見錄磁機中的錄磁盤回轉(zhuǎn)軸系由多顆高精度鋼球構(gòu)成，激動得挪不動腳步。“錄磁機的精度比加工齒輪的機床高得多，如果我能用上它的軸系該有多好！”王立鼎心中感嘆。
正巧王立鼎經(jīng)常使用的一臺機床軸系的主軸壞了。但按當(dāng)時的規(guī)定，更換機床軸系的主軸需要第一機械工業(yè)部批準(zhǔn)，機床廠才會生產(chǎn)，一來二去很耽誤時間。受上海之行的啟發(fā)，王立鼎決定自行研制軸系。
“加入了400顆精密鋼球，這時候我發(fā)現(xiàn)主軸的剛度大幅度提高，軸承誤差由原來的2微米縮小到0.5微米，遠(yuǎn)高于國內(nèi)外同類機床制造精度。”王立鼎喜出望外。
機床主軸精度就這樣一勞永逸解決了——不僅比當(dāng)時國內(nèi)外機床的精度都高，而且60多年后精度始終不降，到現(xiàn)在還在使用。“這為后來研制超精密齒輪解決了不可或缺的設(shè)備精度問題。”王立鼎說。
王立鼎多次檢查分度盤都發(fā)現(xiàn)，分度誤差呈曲線變化，很多人沒注意這是一條什么曲線，而王立鼎卻仔細(xì)琢磨起來。“它的形態(tài)似曾相識，就像是一條正弦曲線。”
他再仔細(xì)檢查分度盤，判斷有兩種可能性—— 一是分度盤裝偏了，沒有跟中心對準(zhǔn)；二是分度盤沒有裝偏，而是在制造中產(chǎn)生了誤差。
“無論分度盤是否裝偏，糾正的方法都是采用反正弦曲線，一正一反相互抵消，這樣就能大幅度提高分度盤的精度。”于是，王立鼎故意把它裝偏一點，產(chǎn)生反正弦曲線，把分度誤差從50角秒減小到13角秒。這便是他自創(chuàng)的“正弦消減法”。
1966年，僅用一年多時間，王立鼎就采用“正弦消減法”和“易位法”等磨齒工藝，研制出我國首套超精密齒輪，達到雷達設(shè)計精度要求。
王立鼎姓王，又研制出我國首個1級超精密齒輪，一位前來采訪的記者在文章中用“齒輪王”來稱呼他。很快，“齒輪王”的美名就傳遍了整個業(yè)界。
懂理論的大工匠
“為什么德國、美國等發(fā)達國家的標(biāo)準(zhǔn)齒輪沒做到1級，反而中國先做到了？”直到現(xiàn)在，還經(jīng)常有人問王立鼎。
“機床是由我們改裝的，測量齒輪的儀器是我們自行設(shè)計的，齒輪加工方法也是我們開發(fā)的。在國外，搞齒輪設(shè)計的是大學(xué)教授，搞齒輪制造的是公司里的工人，搞計量測試的是實驗室里的實驗員。他們各自一攤、難以聚合，而我們則是把所有工作串起來。從某種程度上說，我本人既是科技工作者，也是高級大工匠。”王立鼎告訴《中國科學(xué)報》。
自己動手，豐衣足食。這個觀念深深烙印在王立鼎心中。
由于出生在偽滿洲國，兒時的王立鼎不能說自己是中國人，否則就有專門的“官員”找上門來。彼時，家里一貧如洗。上初中后，全班只有他買不起書。沒有書卻十分想讀書，王立鼎比周圍的同學(xué)都發(fā)憤圖強，臨畢業(yè)時取得全校第一的好成績。
生活的磨礪讓王立鼎養(yǎng)成了勤動手的習(xí)慣。他在家里開辟出一塊菜園，日常挑水、施肥，從不間斷。種地、劈柴、做煤餅、壓水抬水的活兒，他都主動攬過來。上初中時，趕上家鄉(xiāng)遼寧省遼陽市大馬路義務(wù)勞動，他挑著土籃子穿梭在工地整整20天，都堅持了下來。
王立鼎在學(xué)校足球隊擔(dān)任隊長，僅有的一雙膠鞋穿破了就自己縫補，僅有的一套洗得發(fā)白的衣服，周末洗完、晾干，周一接著穿。初中畢業(yè)后，由于中專不用交書本費、伙食費，他不得不選擇了中專。即便如此，上了中專的他仍然保持著學(xué)習(xí)第一名的成績，而且是足球隊隊長。
終于等到中專畢業(yè)生可以考大學(xué)的那一天。學(xué)校選派了64名學(xué)生參加考試，王立鼎是全校唯一 一名考取的學(xué)生，收到了吉林工業(yè)大學(xué)（2000年合并入吉林大學(xué)）機械系的錄取通知書。
成年后，愛動手的習(xí)慣升級為配置潤滑油、緊螺絲，裝配調(diào)試設(shè)備。他做得比工人更好，工人反倒給他做助手。遇到不熟悉的機床操作，王立鼎總是先看機床說明書，再去中國第一家汽車廠——長春第一汽車制造廠的車間看工人如何操作。連續(xù)兩周，王立鼎就像實習(xí)生一樣，站在工人身邊跟著學(xué)習(xí)，不懂就問，回去再自己摸索，破解了很多操作難題。
長春光機所倡導(dǎo)“一竿子插到底”的理念，號召大家把科研與工程技術(shù)結(jié)合起來。所里有幾位研磨技師，水平最高的那一位職級相當(dāng)于副教授中的最高級。每次王大珩看見他們都笑呵呵地打招呼。這樣的氛圍也讓王立鼎感同身受。
光動手不動腦是不行的。從小養(yǎng)成的記筆記的好習(xí)慣，成年后王立鼎也一直保持著。“我每年都準(zhǔn)備一個大本，把這一年有感觸的發(fā)言、要事、心得都記下來，到了年底就像年終總結(jié)一樣，一目了然。”大本子一時不在手邊，王立鼎就記在臺歷上，再像螞蟻搬家一樣，一點點謄寫到大本子上。經(jīng)年累月，大本子竟攢了近一個書架，好不壯觀。
“自討苦吃”
“你是超精密齒輪方面的頂級專家，貿(mào)然嘗試一個陌生領(lǐng)域，就不怕毀掉自己的名聲？何必自討苦吃！”周圍的人搖搖頭，走開了。
那是1984年，國際上掀起一股激光光盤熱。光盤可擦寫次數(shù)達到100萬次，其信息存儲量是磁盤的100倍。
中國科學(xué)院把這一項目爭取到手，可是交給誰呢？時任長春光機所所長唐九華心中最合適的人選是王立鼎。
“我一個搞齒輪出身的，沒搞過整體的儀器，能行嗎？”王立鼎說。
“我就找你，你能把國產(chǎn)設(shè)備加以改造，做出世界上精度最高的齒輪，我就看中了你這種敢為人先的精神！”唐九華篤定地說。
世界上能做光盤模板設(shè)備的，當(dāng)時已有荷蘭的飛利浦，日本的日立、索尼，以及美國與歐洲的幾家公司。面對西方封鎖，要做出自己的設(shè)備，該如何著手？
“硬著頭皮也得上。”王立鼎成為了光機電計算機總體第一負(fù)責(zé)人。
“今天我們講計算機操作系統(tǒng)第一章……”三用機中傳出渾厚的男聲，周圍同事立刻反應(yīng)過來，王立鼎又在用功了。
那時，計算機剛剛在國內(nèi)興起，清華大學(xué)教授周明德編寫了一本計算機操作系統(tǒng)的圖書，并把講課內(nèi)容錄制到磁帶中。周明德足足講了84課，王立鼎就84課一課不落地聽課、記筆記，最后的測驗竟得了100分。
“我就是有這個勁兒，要做就一定要做好。”王立鼎說。
那陣子，王立鼎就像海綿吸水一樣，沒日沒夜地學(xué)習(xí)。學(xué)機電一體化控制，王立鼎跟著工農(nóng)兵學(xué)員一起聽課，因為他之前學(xué)過控制系統(tǒng)等知識，很快便補齊了短板。學(xué)俄語出身的他不懂英文，就跟著工農(nóng)兵學(xué)員補習(xí)基礎(chǔ)英語，以便閱讀文獻。
“我本身擅長機械，加上各專業(yè)都懂一點，才可以跟各領(lǐng)域?qū)I(yè)人員平等對話、探討。”王立鼎深知這個道理，即便是負(fù)責(zé)人，在未知領(lǐng)域面前也從無怠慢之心。
在他的帶領(lǐng)下，團隊從幾個人的齒輪研究組，擴大到1個項目總體組下設(shè)5個專業(yè)組的100人團隊。每天王立鼎都第一個進光盤實驗室，最后一個離開。他處處帶頭，就連實驗室地板刷油都要參與。
“做事情一定要做得非常細(xì)致，往往出來的成果會比一般人好。”王立鼎說。帶著這份執(zhí)著，經(jīng)過4年的艱苦奮斗，從一無所有，到有了圖紙、實物，王立鼎帶隊成功研制出中國第一臺刻錄光盤母板的納米分辨率精密設(shè)備。
中國科學(xué)院組織的成果鑒定驗收結(jié)果顯示，該項目有10余項技術(shù)達到國際先進水平。從此，中國有能力制造自己的光盤母機了，并開發(fā)了自己的CD-ROM和VCD等光盤技術(shù)，填補了國內(nèi)空白。1992年，該成果獲得國家科技進步獎二等獎。
王立鼎再次給人留下了“敢為人先”的印象。當(dāng)然，這肯定不是最后一次。
20世紀(jì)90年代，中國科學(xué)院一位領(lǐng)導(dǎo)從國外回來，帶來了微納系統(tǒng)的資料。一開始，大家都不知道微納系統(tǒng)有什么前途。
“此前長春光機所已經(jīng)錯失兩次機會，一次是機器人，一次是半導(dǎo)體設(shè)備。”這一次，王立鼎不想再當(dāng)“老二”，錯失微納研究的良機了。對于周圍人對他跨領(lǐng)域的質(zhì)疑，王立鼎說：“人不能有傲氣，但不能沒有傲骨，要有自信才能把事情做好。”
他心里非常明白：“我做微納系統(tǒng)的目的是什么？就是想把高科技引入國內(nèi)，給青年人鋪路，讓他們朝這個前沿方向發(fā)展。”
在王立鼎的推動下，長春光機所于1992年成立了我國第一個微機械工程研究室，并出版了中國第一本微系統(tǒng)譯文集《微機械》。王立鼎成為我國微納系統(tǒng)研究領(lǐng)域的開拓者之一。
1995年，王立鼎當(dāng)選中國科學(xué)院院士。
1998年，他來到大連理工大學(xué)工作，在這里組建了大連理工大學(xué)跨院系、跨學(xué)科的微系統(tǒng)研究中心。之后，他又牽頭組建了微納米技術(shù)及系統(tǒng)遼寧省重點實驗室。
2002年，他鄭重地將“物聯(lián)網(wǎng)”這一新的研究方向，寫入由他牽頭制定的2020年國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要的微米納米技術(shù)規(guī)劃之中。
“我等不起啊”
王立鼎家門口有一個院子，那里總是生機勃勃，杏樹、柿子樹、豆角、茄子等果蔬綠意盎然、枝繁葉茂，月季、芍藥等花卉爭奇斗艷、幽香陣陣。王立鼎勞動的身影時常穿梭其中，沉甸甸的一大桶水，他一下子就能提起來，“我比較有勁兒，跟這么多年的勞動分不開”。
他和夫人把院子打理得井井有條，還特別“有規(guī)則”。杏樹只施有機肥，平時路過，家人總覺得臭烘烘的，可結(jié)出的上百顆果實卻讓學(xué)生摘了帶走。
年紀(jì)漸長，但家里沒有雇保姆，王立鼎依舊像從前一樣，自己種菜、做飯、打掃。“溜肉段、拔絲山藥……家常菜我?guī)缀醵紩觥！壁s上夫人忙碌，他就系上圍裙親自到廚房露一手。每天早上他依然承包做早餐的活兒。“都是兒時艱苦生活學(xué)下的本事。”
見夫人著急出門，王立鼎就自個兒端著水果去水龍頭前洗干凈，再一個個裝到塑料袋里，囑咐她“一定要吃完”。“我從來不認(rèn)為在一個家庭里，誰掙錢多就聽誰的，夫妻之間要互相愛護，不能有好東西就揣自己兜里。”王立鼎說。他把工資都交給夫人，自己只留了一張“小卡”。
就連同事都在背地里夸他“賢惠”“好男人”。“王院士經(jīng)常跟我們開玩笑說，除了織毛衣、生孩子，女士能做的他都能做。”王立鼎的助理鎖劉佳說，他連納鞋底、踩縫紉機做衣服都會，把很多女士都比下去了。
可是，在鎖劉佳等同事眼里，一向善待他人的王立鼎也有自己的心酸、無奈——做了一輩子齒輪研究，找磨齒輪的傳承人卻很困難。
2023年他看好了一名博士生接磨齒輪的班。臨畢業(yè)的一天，學(xué)生跑來跟他合影留念，一番寒暄后十分抱歉地告訴他，自己找了別的工作，無法留在實驗室了。
“我等不起啊。”一向好脾氣的王立鼎當(dāng)天情緒有點波動。年逾九十的王立鼎剛剛在醫(yī)院給眼睛打完針，視神經(jīng)下降明顯，本來他是遠(yuǎn)視眼，現(xiàn)在只能趴著看資料。
這并不是第一個拒絕他的人。想進院士團隊的人其實不少，但一聽磨齒輪就覺得是“老工藝”，是“匠人”干的活兒，干了沒多久就心生退意。就連他最看重的得意弟子，也在多年前南下了。
王立鼎無奈地?fù)u搖頭，光是找繼承人，他和校方就商議了好幾回。“斷了線，我怎么向國家交代？”他不無遺憾地說。
最后，他只能帶著鎖劉佳、五十來歲的女兒，以及一名博士生支撐起這項工作。人少活兒多，中午12點本是午飯時間，女兒手邊的活兒還停不下來，和工人叫了盒飯，匆匆忙忙吃了接著干。
很多人看不懂王立鼎的堅持。他告訴《中國科學(xué)報》，如今在直驅(qū)技術(shù)的改進下，使用成型砂輪磨齒技術(shù)在機床上磨制小批量的2級精度齒輪，在工業(yè)上可以實現(xiàn)，但仍然達不到1級精度齒輪的整體技術(shù)要求。
“國內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)齒輪制造精度低于國外1~2個級別。如果把標(biāo)準(zhǔn)齒輪精度整體提升1個等級，其指標(biāo)便可以與多數(shù)西方國家同類產(chǎn)品水平相當(dāng)，有助于擺脫我國高端機床長期依賴進口的現(xiàn)狀。”王立鼎說。
“我希望把工藝傳承下去，今后一旦國家急需1級齒輪，哪怕只需要一件，我們也能立刻在現(xiàn)有的加工和測試成套設(shè)備上完成任務(wù)。”王立鼎說。
他從不吝嗇分享磨齒輪技術(shù)。前來長春光機所、大連理工大學(xué)學(xué)習(xí)的科研人員、廠家技術(shù)人員不少，每次他都毫無保留地分享經(jīng)驗。如今年紀(jì)越來越大、視力越來越差，這個愿望就更加迫切了。
“如果國家有需要，我愿意隨時傳授相關(guān)加工技術(shù)。”王立鼎眼神堅定。
來源：中國科學(xué)報
