说起国家科技进步奖，一直带着神秘的面纱，感觉那东西离我们很远，其实未必。国家科技奖的确有很多名副其实的重要成果，但也不乏滥竽充数的项目。这不，某机床厂的国家科技进步二等奖项目，就让我给“枪毙”了。
工厂发动机产能问题遇到瓶颈大概是1994年前后吧，那个时候国内的数控系统主要采取的是直流伺服，而交流伺服并没有普及。
厂里的主要产品是轻、轿发动机，当时集团战略中借以发展国产轿车的核心产品。当时这款发动机市场需求量很大，但是因为诸多原因，一直无法提升产量。设备加工能力不足，就是原因之一。
工厂的主要产品是轻型车、轿车发动机
加工设备的能力不足的最大短板，就是凸轮轴仿形磨床。发动机的凸轮轴有几个用于推动活塞的“桃子”，桃子的轮廓曲线是严格按照发动机最佳出力需要设计的，曲线一旦加工不精准，会直接影响各活塞工作的协调性，造成汽油燃烧不充分，甚至出现烧机油现象。因此，这是发动机生产的关键工序。
当时世界上的凸轮轴磨床加工有两种方式，一是靠凸轮仿真软件和数控系统仿形，一是靠硬机械靠模。前者属于高技术产品，受西方对华技术输出限制，民用生产需要特批才能进口。后者精度主要靠机械靠模，磨削加工的曲线根据靠模来仿真。电控系统相对简单，只要具有精度较高的数控系统就可以了。
凸轮轴仿形磨床有软靠模（软件仿真）和机械靠模两种方式
当时厂里一共从美国克莱斯勒工厂买进了6台硬靠模的凸轮轴磨床，但是由于闲置多年，买回来后，用6台的备件只组装出一台可用的磨床。这台可用的仿形磨床，数控系统是步进电机驱动的。
为了完成年产3万台的产量，工厂又买进了两台国产的硬靠模仿形的凸轮磨床。该产品也是步进电机驱动的，电控系统是国内北方某机床厂研发的。据说，该项目还申报了国家科技进步二等奖。
某机床厂的简易数控凸轮磨床获得国家科技进步二等奖
其中一台设备到厂后，一直带病工作，各种毛病丛生，一直在厂家工程师的陪护下工作。磕磕碰碰地干了一个多月，电控系统起火，直接把电柜都烧了，控制盘烧得一塌糊涂。原来，该设备步进电机驱动器发热严重，由于限流采用的是线绕电阻，散热措施不当，直接导致电线被烤着火。
临危受命，我“被迫”接受了职业生涯第一次重大挑战在这两台设备订货的同时，由于工厂的发动机远期规划产量是9万台/年，所以，设备能力还是不能满足需要。厂长一直盯着进口的另外仍处于报废状态的5台凸轮磨床能不能起死回生。
但是，这5台磨床的电控系统备件都被用来拼组那台在用的磨床了，剩下的是没有控制系统的“空壳子”，如果要启用，只能改造。这个任务被厂长、科长好劝歹劝地硬交给了我，还非要我“承诺”必须改造成功。由于我对这方面当时也毫无概念，答应半年时间内，边学习，边完成改造。而且成功的许诺，也只说努力去做，有90%的成功希望，还是给自己留了条失败的“退路”。
5台磨床只剩下空壳子，等待改造
于是我开始了国内产品调查。当时用了一个多月时间，跑了天津自动化研究所、沈阳研发蓝天一号（简易数控）项目的计算机研究所和自动化研究所、大连组合机床研究所等国内知名的，在考虑研发类似产品的科研机构。但他们的项目都在方案阶段，没有确切的时间表，根本满足不了我半年“交作业”的要求。
怎么办？我也有点要被逼疯了。听到有类似研究任务的国内科研机构都去了，解决不了眼下的问题。最后只得考虑自己赶鸭子上架，看看能不能利用我当时在工厂电子维修室的便利，研发一个替代系统。
反正都有机械靠模，最大的科研项目——软件仿形不用我来做，我也做不了。但是，用当时国内起步不久的直流伺服系统或步进伺服来开发一个磨床驱动系统还是有可能的。
机械结构比较简单，就是丝杠拖动工作台。
回到厂里，仔细研究了一下六台进口美国磨床的机械结构，其实很简单，原来就是步进电机拖一根丝杠，带动工作台，用外圆磨砂轮进行进退动态加工。而凸轮仿形的动态进退是靠机械靠模仿形出来的，电气驱动只要解决工作台的直进直退的精密位置驱动就可以了，电机把砂轮顶到位，仿形就全由靠模来控制。
考虑当时国内生产数控机床的直流伺服系统中，以北京发那科系统（3T和0T系统）产品供货比较成熟，但是供货给沈阳一、三机床厂。这个技术当时是技术保密的，不向非签约用户泄露。当时为了要一张伺服驱动板卡的图纸，就费了我的九牛二虎之力，还弄得对方工程师“胆战心惊”的冒着违规的风险。所以，这条路短期内不可能走通，沈阳机床厂也不会为了我们这点东西单独抽人去开发新项目。
最终选择了步进电机驱动方案
我的视线被逼回到大连组合机床研究所。这个所当时代销日本三菱公司的PLC产品中，有一个FX2-30GM的步进控制系统产品，包括可编程位置控制器、步进电机、步进驱动器等完整的产品链，而且交货期不超过3个月。更重要的是，他们手里有样机可以供我做前期开发试验。
美国原来的六台磨床不就是步进电机驱动的吗？我为什么不能再现出来？既然找到了全套产品供货渠道，干吧！
开始一波三折的“研发”之路于是再赴大连，弄回来一套样机，在我的电子维修室做起了试验。短时间研究明白了步进电机控制的相关软、硬件机理，编写了最简单的测试程序，在无负载的情况下，完成了试验。
原来，步进电机的控制只是靠脉冲，一个脉冲走一步。控制精度取决于当时一个先进的技术，叫“细分步”，为了保证精度，我选择了400细分步的产品。这个产品完全可以满足加工精度的要求。
三相步进电机
步进电机脉冲励磁
觉得“有戏”，跟领导做了汇报，然后剩下的就是开始设备全套电气系统的设计。
花了1个半月时间，放下几乎一切工作。为了躲避打扰，把自己关在了热力进口，起早贪黑赶设计。每天都工作到很晚。
设计的系统基本构架就是，1台PLC可编程逻辑控制器+1台可编程位置控制器+2个轴的步进驱动系统+低压电控系统，全套硬件+软件设计。
图纸出来了，科里又派给我一个电气工程师和一个动手能力很强的工人技师协助。一个多星期后，全部电控系统线路盘配制出来了。
现场安装、调试过程非常折磨人，多次想放弃
安装调试是一个非常艰苦的过程。接线配线不难，按图纸接就行了。可是，调试遇到了太多太多的问题。其中最麻烦的，就是在变频器的谐波干扰下，步进电机精度一直不稳定，并直接影响到了加工精度。当然还有干扰对程序运行稳定性的影响。不记得做了多少次试验和程序修改，采取了多少种方法，反正，连续几周的24小时连转的调试，把我们三个搞得精疲力竭，几近崩溃。有时，真的有一点垂头丧气，多次想到放弃。
最后，不得不撤掉了用来获得砂轮高、低速的15KW变频器，保留了一个2.2KW的工件变频器。砂轮高低速问题用了一个双速电机+软启动来解决。后来还在步进电机控制器的数字驱动信号端，做了个RC滤波器，设备才基本稳定地投入使用。
步进数字信号受到严重的干扰，使设备无法工作。
第一台设备从接受任务，到整机交付，正好用了6个月！看着加工出来的合格产品，领导也如释重负，笑容满面。这个项目，也成就了我未来的职业成长，成为我职业生涯中，最重要的助力之一。
后来，我快速把剩下的4台磨床也进行了改造。复制性的改造轻车熟路，很快就完成了。还有，那台起火的国家科技进步二等奖的磨床，也被我一个多星期改造掉了。这一系列改造，直接把发动机产能由3万/年提高到9万/年，翻了3倍！
经济型数控凸轮磨床系统研发及凸轮轴生产线自主改造
这个项目以《经济型数控凸轮磨床系统研发及凸轮轴生产线自主改造》名义，成功申报了省、市技术革新奖，并成为当年全省4个一等奖之一。
“国家科技进步二等奖”的结局搞笑的是，期间，那个机床厂的厂长约了客户来看设备，结果到了现场一看，他们成果的影子都没了，只剩下一台外壳。而报奖的东西，都被我们改造的无影无踪了！而且我也带他看了我们改造的另外5台正在热火朝天生产中的磨床。
那个厂长深知，因为设计的致命问题，他们的国家科技进步二等奖无法再复制制造新设备。他在惊诧一个发动机制造厂，能凭自己的能力改造掉他们的获奖设备的同时，找到我们厂长，要用5万元买我的设计图纸。而我们厂长张嘴就是30万！后来又找我到办公室谈话，让我一定不要“出卖”工厂，为了5万元跳槽。项目当然没有谈成，因为，那个机床厂当年的利润也只有1百万元。
对方厂长希望买下我们项目的设计图纸
据说，他们的国家科技进步二等奖项目一共只干了三台。其中两台我们工厂买了，一台只用了一个半月，就被我改造掉了；另一台被我们以质量问题为由退货。
现在看来，这些技术似乎没有多么高深，但是对技术上刚刚开始开放的当时的国情，起步就是那么难！我们现在觉得不难，是因为国外先进技术的快速引进，让我们有了更多的学习机会。