编者按：为大力弘扬科学家精神，省科协联合大众日报·大众新媒体大平台共同开设“逐光而行—弘扬科学家精神”专栏，深入报道奋战在科研一线的广大科技工作者的创新故事，展现科技工作者勇当科技强省建设排头兵的精神面貌。近日，该专栏专题报道了山东大学（威海）副校长、机电与信息工程学院院长、山东大学特聘教授刘战强的先进事迹，让我们一同沿着榜样科学家的成长轨迹，感受科研工作者的心跳与梦想，为写好中国式现代化山东篇章贡献力量。
从“造得出”再到“造得好”，改革开放以来，我国不断经历跨越式发展，迈入制造大国，并大踏步走向制造强国。
制造业的发展与制造工艺和装备密不可分。在先进制造业领域，切削工艺更具核心地位。超过90%的金属零件要通过切削加工完成，尤其是难加工材料的高质高效切削加工更与数控机床、航空航天、交通运输、能源等关键领域装备的制造水平直接相关。
从1987年入学山东工业大学机械设计制造专业，与切削理论及加工技术研究结缘，37年来，山东大学（威海）副校长、机电与信息工程学院院长、山东大学特聘教授刘战强的教学科研工作一直与我国经济发展同频，与制造业进步共振。
他聚焦高端装备设计、切削理论与刀具技术研究，突破了超高速加工理论与工艺及应用等领域难题，发现并证明了切削加工领域“哥德巴赫猜想”——“高速切削温度规律曲线”的存在条件，为加工制造理论与刀具技术的研究指明了新的方向。
目前，刘战强已主持国家基金重点项目、重点研发计划等20余项重点课题，发表高水平论文300余篇，连续四年入选“Elsevier中国高被引学者”，获省部级奖励10余项、授权发明专利80余项，培养学生获国家优青、青年托举等青年人才8人次。他还是国家杰出青年科学基金获得者、国务院政府特殊津贴专家，是教育部首批新世纪优秀人才支持计划、宝钢优秀教师、山东省杰出青年科学基金、霍英东教育基金会高等院校青年教师基金、山东省优秀博士后等获得者。
恩师一句召唤，毅然回校教书
1987年，高考的战场充满挑战，先报学校和专业然后再考试的模式，让选择变得尤为关键。
彼时，18岁的热血青年懵懂地感受到了改革开放的澎湃生机。
“当时，就想报与工业相关的专业。”刘战强说，山东工业大学的机械制造专业在全国名列前茅，也因为对“机械设计”的向往，他在高考志愿书上毅然下笔，决定拼一回。
顺利通过高考的独木桥。在山工大，他遇到了众多实力出众的教授和对他影响深远的恩师——中国工程院院士、我国切削加工领域开拓者、山东大学终身教授艾兴。浓厚的学术氛围也让他的科学研究之路逐渐清晰。
硕士毕业后，已留校任教的刘战强又迎来了学术生涯的一个重要时刻，在恩师艾兴教授的推荐下——前往香港城市大学读博深造。1995年至1999年，在香港这片充满活力与机遇的土地上，他开启全新篇章。
上世纪90年代的香港，是开放、繁荣、活力的代名词。香港城市大学汇聚了世界各地的优秀学者和学生，前沿的学术理念和研究方法在此交流碰撞。
“这段学习经历，让我看到实践应用和国际前沿技术融合的重要性。”刘战强记得，求学时，香港城市大学工艺设计课程中就已经涉及生成式人工智能（AI）原理在机械制造领域中的应用，并提供了可供探讨的案例。
而当年，刘战强博士论文的最后一部分就对AI技术的应用展开了探索研究。因为需要查阅大量资料，仅这一部分论文的写作，就耗费了半年时间。但现在回想起来，他依然感谢这一段艰苦的日子，这段极具前瞻性的研究经历，让他养成了紧跟国际前沿、积极拓展研究视野的习惯。
在香港期间，正值香港回归这一重要历史时刻。当时在九龙半岛尖沙咀遥望对岸举办香港交接仪式的会议展览中心，亲身感受那激动人心的氛围，成为刘战强一段珍贵的记忆，也更加坚定了他为国家高等教育与科技发展贡献力量的决心。
“读博时，回校看望艾老师，老师说‘毕业就回来吧’。”时隔多年，刘战强依然记得老师的这句话。也正是这一句召唤，他放弃了继续去欧美深造，也放弃了就职于国内其他院校，毅然回到了家乡山东，回到了母校山工大。
证实切削加工领域的“哥德巴赫猜想”
“精耕细作、攻坚克难”，这不仅是刘战强秉持的工作理念，更是他在研究中爬坡过坎不断创新的精神动能。
面对切削加工领域的“哥德巴赫猜想”——“高速切削温度规律曲线”，他苦心攻关，最终提出并证实了其存在条件，解析了高速切削加工所需解决的关键技术，为高速切削加工技术的发展奠定了理论基础。
1931年4月，德国物理学家Carl.J. Salomon提出了“高速切削理论”假设，他指出在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但当切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。
这个假设描绘了一个理想的加工状态：即在高速切削下，能够优化切削速度，避免高速切削过程中刀具因高温而发生剧烈磨损，并可成倍提高机床效率。
一直以来，业界都希望通过证实该理论假设，寻找到一个理想的工艺参数窗口。
“高速切削产生热量，但加工过程也散失热量。残留热量是应重点关注的核心问题。”刘战强证实了，连续加工时Salomon曲线不会存在，只有在断续加工并满足一定条件时，才能产生这个曲线，最终揭开了谜底。
“高速切削温度规律曲线”存在条件的证实，推动了高速切削加工技术广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业等领域，在加工一些复合材料时发挥着巨大的作用。
发明“断屑装置”破解行业经典难题
近日，机械工程领域国际顶级期刊International Journal of Machine Tools and Manufacture（IJMTM）发表了刘战强教授团队的研究成果“How does the uncut chip thickness affect the deformation states within the primary shear zone during metal cutting?”
业界认为，该研究确定的临界切削厚度，能够为纯铁材料高效高质去除提供理论指导，所揭示的切削变形机制将为纯铁类等典型塑性金属材料的先进加工工艺开发提供技术支撑。
“论文是对研究成果的及时总结，但看到研究成果在企业中得到实际应用，那才是让我们最高兴的事儿。”刘战强说，既要从“料要成材，材要成器，器要好用”的需求出发作研究，又要充分考虑“材料制备、零件加工、安全长寿命服役”的瓶颈作研究。
在繁忙的切削加工车间里，常会遇到这样的情况：
机床主轴高速运转，刀具与工件紧密接触，金属切屑如丝带般不断从工件上剥落，机器的轰鸣声交织成一首独特的工业交响曲。
然而，随着加工的持续进行，问题逐渐显现出来——切屑开始缠绕已加工工件表面，有的还会缠绕住刀具……
几十年来，“切屑缠绕”不断屑一直是业内瓶颈难题，制约着生产效率和加工质量。
“切屑缠绕是一种连续稳定状态，那通过断续施加外力扰动，能否让切屑产生变化，从而避免缠绕呢？”反复思考时，一个大胆的假设在刘战强脑海中浮现。
他创新提出：通过施加脉冲外力，使连续切屑变得不稳定，从而断屑的方法。具体来说，就是利用喷射断续的冷却液，成功解决了这一困扰行业多年的难题。
他研发出的“脉冲射流断屑装置”，将理论创新转化为实际生产力，大大提升了生产效率和加工质量，为企业带来了显著的经济效益和社会效益。而为了适应不同加工工艺、不同工件材料，“脉冲射流断屑装置”还在不断地改进，向着系列化、谱系化的方向发展。
研发整体刀具，难加工材料“不再难”
“我们常说‘一代材料、一代工艺、一代装备’，就是说新材料需要新工艺来加工，新工艺的应用又需要有新装备来实现。”刘战强看到，高端装备性能的持续提升，对加工刀具提出更为严苛的要求。
随着高端制造业的发展，“高温合金”的用途愈发广泛。这些以铁、镍、钴为基的新型材料，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作，又被称为“超合金”。但“超合金”的加工却一直是个难题。
因此，他带领团队一直在不断创新，一方面对刀具材料进行改进，另一方面还要不断提高刀具磨制技术，在陶瓷刀片的研发基础上，团队研发出了整体刀具——“整体式全陶瓷螺旋立铣刀”，具有整体式全陶瓷材料的结构，在切削难加工材料时，可提高切削速度，刀具寿命也有大幅提升。整体刀具在航空航天等领域的零部件制造中发挥了重要作用，高端制造发展的瓶颈问题迎刃而解。
搭建“基础数据库”为智能制造赋能
在科技飞速发展的时代浪潮之下，高端装备制造与先进加工技术正以前所未有的姿态持续朝着智能化、绿色化奋勇迈进。
智能化的控制系统如同精密的大脑，赋予装备自我感知、自我决策的能力。在高端机床加工中，智能算法还可以优化切削参数，提高加工效率与精度，而这一切的实现，与“基础数据库”密切相关。
在刘战强教授团队承担的科研项目中，有多项涉及切削加工基础数据库。“切削加工是一个按预定步骤进行的过程，每一步都蕴含着丰富的数据信息，基础数据库是工艺传承与创新的基石。”他说。
刘战强举例：在加工圆柱体表面时，刀具的运动轨迹不是直线，而是螺旋线。这涉及主轴转向、转速、加工余量以及刀具进给等诸多关键数据，精准规定每一项数据，才能加工出符合设计要求的零件。
过去，这些工艺经验主要通过师傅带徒弟的方式口口相传，后来逐渐编成手册。如今，随着科技的进步，这些信息正被转化为电子数据库。数据库不仅具有查询功能，更重要的是，通过对数据的进一步分析，可以实现人工智能在切削加工中的应用。
当面对一种新材料时，借助已有的知识和数据库中的数据，能够推断出适合该材料的加工工艺，从而减少试错成本，提高加工效率和质量。
与一般的管理数据库不同，切削加工领域数据库是一个动态的系统，不仅包含大量的数据，还涉及数据之间的逻辑关系。数据库中的每一个案例可能涉及上百个具体数据，这些案例经过验证后，无论是成功的还是失败，都要被纳入库中。
“成功的案例可为后续加工提供参考，而失败的案例则能警示人们，避免犯同样的错误。”刘战强说，对于企业应用来说，几百个经过验证的案例可基本满足生产需求。
“这是因为，案例和数据库可以指导企业编制制造加工工艺，这非常重要。”刘战强以编曲举例，他说，编制加工工艺犹如钢琴的编曲，不同音符合理编排才能谱写出优美的旋律。同理，数控加工依赖于精确编制的工艺程序，将准确的工艺程序输入给执行器，才能最终实现精准的自动化加工。
刘战强认为，技术的发展不是孤立的，某一行业在其赛道上的新突破，可为其他行业打开技术进步的新思路，最终在学科交叉中，实现共同进步。
比如以前机床靠人工操作，人的感官和大脑相当于传感器和处理器，而现在则通过专门的传感器来探测各类信号和数据。这些数据经过计算和分析后，传递给执行器，从而实现设备和车间的自动化运行。一个工厂的智能化运作，正是建立在传感器、处理器和执行器等技术协同发展的基础上。
好奇心、执着力，是科研的“秘诀”
刘战强说，科研讲究奇思妙想，要不断创新，创新其实就是一种好奇心，“好奇心”是探索世界、改变世界的内驱力。
但他也同时强调，好奇心还要与执着的精神相结合，选定一个方向，就要坚持住，克服重重困难，才能最终摘得学科皇冠上的明珠。
刘战强一直记得，上世纪八、九十年代艾兴院士去北京出差，没有复印技术，艾老师就靠着一支笔，抄录借阅的英文、德文等文献，还详细绘制了图表、公式，了解研究方向的最前沿。
在生命的最后几年，艾兴教授腰椎颈椎怕受凉，四五月份还穿着厚厚的棉裤，忍痛坚持每天到办公室，带学生搞科研。直到患病住院，90多岁高龄的他已经无法说话了，还想着给前来探望的学生讲课题。
在艾老师的指引感召下，刘战强一直坚持每天研读文献，了解最新技术趋势和研究成果，只要有时间，他就立刻与学生们进行分享讨论。他告诫学生们，当今时代技术生命周期短暂，一定要树立终生学习的理念。
他说，科研工作者要做到知识积累与创新能力的双重提升，研究生培养是知识积累（学习）向知识创造（研究）转变的过程。
“在大学之前，学生主要以积累知识为主，而进入研究生阶段，则要更加注重创造知识。在这个过程中，培养学生的科研方法和能力至关重要。”刘战强建议研究生们积极参与科研项目，通过理论探索、技术攻关、设计实验等活动，将所学知识应用于解决实际问题，努力提升综合科研素质。
他同时鼓励年轻科研工作者，要有自己的研究方向：“我建议团队青年教师每人选择二到三个方向，一个与团队主要方向相同，便于互相交流打牢基础；另外的研究方向要着眼创新，不能只沿着别人的路径走，而要从新角度中找突破方向，这样才能更上一层楼。”
着眼学科建设，为国培养创新人才
2023年底，刘战强被任命为山东大学（威海）副校长、机电与信息工程学院院长，开启了济南、威海两城，机械工程学院、机电与信息工程学院两院的工作。
9月中旬，记者到山东大学威海校区采访时，正值暑热未褪，早上不到8点，刘战强就赶到了办公室。一进门他就立刻打开电脑，开始处理学生们的问题和邮件。
“科研是科技工作者需要坚持一辈子的工作。今年我来到威海校区工作，学生们在济南继续进行科研工作，日常的交流大部分通过线上进行。”刘战强说。
除了钻研本专业，作为副校长，他肩上的担子更重了。
在学校的统一部署下，他需要统筹考虑校区的教学及科研工作，“校区正进行学科的升级换代、提档升级，通过特色学科的创建，拓展校区未来的发展空间，打造服务于社会经济的新质生产力。”
同时，做为服务烟威区域的桥头堡，山东大学（威海）在支持威海、烟台地方重点产业、企业发展，推动校地校企人才培养、技术交流、项目合作、成果转化等方面也在持续贡献着高校智慧和力量。
艾兴教授生前接受采访时说：“制造业是一个国家的命脉、支柱，特别是装备制造业，我们的任务就是培养制造业、特别是先进制造业方面的复合型人才，为制造业服务。”
如今在学科建设和培养人才的道路上，刘战强承先辈之志，面向培养跨学科、跨领域、具有国际视野的复合型人才，积极构建产学研一体化的融合教育模式。未来，高素质人才必将源源不断地踏入各行各业，为筑牢国家高质量发展的根基添砖加瓦。
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来源丨大众新闻
排版丨李炎坤 杨简宁
编辑丨文婧怡
责任编辑丨曹雅婷
