本期“浙里”仪器共享好故事，让我们跟随享博士的脚步，走进杭州电子科技大学机械科学大仪中心，看其如何联合企业精准梳理精密复杂刀具的研发痛点，并依托表面粗糙度仪、五轴刀具测量仪、三坐标测量机、材料表面性能测试仪和激光打标机组成的共享测试机组，成功攻克高性能刀具设计制造核心技术难题，提升我国精密刀具整体竞争力的故事。
刀具性能差距显著 精密刀具国产替代任重而道远
当前，我国机械工业发展正处于爬坡过坎、提升核心竞争力、向中高端水平升级和迈进的关键时期。作为工业母机的“牙齿”，刀具是关键耗材，其性能表现直接决定了制造业生产的工艺精度、生产效率和产品质量。尤其在高端制造领域，隶属于工业“五基”（基础零部件与元器件、基础材料、基础工艺及装备、工业基础软件和产业技术基础）的高性能刀具，其技术特征具有高度普适性：从航空航天、风电核电等国之重器，到消费电子、医疗器械等精密产业，再到数控机床与机器人等智能装备，均依赖其支撑。这一贯穿高端制造全链条的能力，正是产业链能级跃升的关键支点。
中国机械工业联合会于2021年4月发布的《机械工业“十四五”发展纲要》中，明确将“加工涉及的高性能、数字化、自动化、智能化切削刀具和磨料磨具”列入机械工业补短板重点方向。
为满足我国制造业对高速、高效刀具的迫切需求，长期聚焦于精密刀具领域的国家级专精特新“小巨人”企业——恒锋工具股份有限公司（以下简称“恒锋工具”）与杭州电子科技大学机械工程学院（以下简称“杭电机械学院”）展开深度合作。双方自2008年起联合承担国家级及省部级课题，并签订产学研协议，重点对“精密刀具全链条技术突围”展开合作。多年来，双方以“优势互补、协同创新”为目标，由杭电机械学院提供仿真优化与理论支撑，恒锋工具提供工程数据与场景验证，成功构建“高校源头创新+企业产业化转化”产学研一体化模式，实现了实验室成果向规模化量产的跨越。
【杭电机械学院团队合影】
（右一为机械工程学院高级工程师尚平，右二为机械科学大仪中心主任蒙臻）
杭州电子科技大学机械科学大仪中心（以下简称“机械科学大仪中心”）隶属杭电机械学院，依托高端设备与先进技术，积极为航空航天、海洋深空等领域提供精密制造及检测解决方案。为促进大型仪器设备的开放共享，机械科学大仪中心采用梯度化激励政策，对内，机组成员实行按贡献度分配收入；对外，采取分级定价策略，校内成本价，院内补贴价，校外市场价吸引团队使用。
【杭电机械科学大仪中心】
四大环节逐一突破 打通理论与应用的“最后一公里”
“精密刀具全链条技术突围的关键，在于打通理论创新与产业应用的‘最后一公里’，其瓶颈集中体现在高精度、高效率和高可靠性的协同设计与成形制造上。”长期从事测量精度与误差理论分析研究的机械工程学院高级工程师尚平指出，“整个研发流程环环相扣，任一环节的技术突破都将有效推动整体进展，决定刀具的性能上限与大规模量产的可行性。”
【机械科学大仪中心实验室】
为跑通精密刀具从实验室到生产线的“最后一公里”，杭电机械学院以恒锋工具实际研发流程为依托，联合企业锁定“材料选型——刀具设计——加工验证——性能测试”四大环节的核心痛点：材料适配性弱、设计迭代低效、工艺精度不足及品控标准滞后，展开针对性攻关。在此过程中，杭电机械科学大仪中心充分利用已入网至浙江省大型科研仪器开放共享平台（简称“大仪平台”）的共享仪器，这些仪器可全面覆盖材质结构分析、表面粗糙度和波度检测、微动磨损测试等，实现跨尺度精准测量，直击精密刀具研发的各阶段技术痛点。
【使用材料表面性能测试仪模拟极端工况】
【三坐标测量机】
【五轴刀具测量仪】
针对材料适配性弱的问题，杭电机械科学大仪中心与相关教师团队借助材料表面性能测试仪模拟800℃/50MPa极端工况，测定12项关键参数，据此优化基体材料配比并开发出耐高温涂层工艺，使刀具寿命提升40%。在随后的刀具设计阶段，为避免设计迭代低效，校企联合利用三坐标测量机获取三维点云数据，驱动ANSYS几何公差仿真迭代，成功使复材加工效率提升25%。突破设计瓶颈的同时，工艺精度也同步提升。加工验证阶段，采用激光打标机刻蚀仿生减阻纹理，并借力表面粗糙度仪扫描刃口亚微米形貌，实时捕获微观裂纹缺陷，优化工艺参数后验证的刀具单次修磨寿命延长40%，可全面实现进口替代。以上各个阶段相辅相成，在最终性能测试环节，利用五轴刀具测量仪执行的23项全检参数符合CNAS级品控认证，加工精度可达到0.5μm的顶尖水平。
【车削刀具刃口亚微米形貌】
【车削刀具刃口亚微米形貌】
一套“组合拳”下来，杭电机械科学大仪中心与相关教师团队成功突破精密刀具设计、加工、热处理多维度的核心技术，打破国外长期技术垄断，保障了国家重大装备的实施。杭州电子科技大学机械科学大仪中心主任蒙臻表示，合作研制的相关产品综合性能和关键指标均已达到国际先进水平，而平均售价仅为国外同类产品的2/3，市场竞争优势显著。目前，产品已在杭汽轮、恒锋工具、畅尔智能装备、精瑞工模具等多家企业应用推广，实现直接和间接经济效益超80亿元。
“数据富矿”驱动大仪深层潜能 撬动传统产业转型升级
大型科研仪器等科技基础条件资源是国家创新体系的重要组成部分，也是科技创新的重要基础保障。大仪共享一头连着高等院校、科研机构，一头连着有科学研究、技术开发需求的中小型企业。作为科技创新链条的关键环节，大型科研仪器满足高端精密检测需求，是前沿研究的“透视眼”，更是产业创新的“数据引擎”。
恒锋工具股份有限公司技术质量研发中心高级工程师郁爱佳表示：“此次仪器共享服务，让我们企业精准突破了刀具在极端工况下的寿命瓶颈和刃口微观精度难题，产品寿命提升的同时，加工精度达到0.5μm国际顶尖水平。这不仅大幅缩短了研发周期，显著降低了成本，更助力我们产品以国际先进性能、国产价格优势，赢得了市场，提升了整体竞争力。”
杭州电子科技大学机械工程学院院长倪敬说：“大仪平台在测试、检测及概念验证的过程中，会不断产生高价值数据，这些数据通过梳理后，可形成行业数据库，这对传统制造业转型升级有一定借鉴意义。”
作为挖掘数据价值的重要主体，杭州电子科技大学以先进制造产业需求为导向，依托“机械科学大仪中心”的高端设备与先进技术，建设开展相关科研与服务工作，致力于培养高素质、应用型的新工科人才。
散珠待串，方成珍宝之链；深泉需引，始涌赋能之流。杭州电子科技大学将大型仪器开放共享作为支撑创新发展的“基础工程”和服务产业升级的“关键抓手”，从顶层构建全链条治理体系。杭州电子科技大学前沿技术服务中心主任樊冰表示，学校2023年构建起“学校（校直属教辅机构，前沿技术服务中心）—中心（学院级中心，如机械科学大仪中心）—机组”三级管理架构，建成校“大型仪器共享服务平台”，并与“浙江省大型科研仪器开放共享平台”实现无缝对接，实现设备查询、预约使用、经费结算、数据统计的“一网通办”，通过政策激励与技术赋能双轮驱动，让全校大型仪器设备从“分散个体”聚成“共享矩阵”，为科研创新、人才培养和社会服务提供了坚实的硬件支撑与制度保障。
从“仪器共享”实现资源流通，到“数据沉淀”构建知识宝库，再到“知识反哺”赋能产业实践，这种让仪器忙起来、让数据活起来、让经验流起来的模式，正为传统产业高质量发展注入强劲动力。
【杭电机械学院成果荣誉墙】
转载：浙里大仪共享
