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鋒從何出中國刀具行業發展問策


在新型刀具材料、耐磨涂層、刀具結構和數字化制造技術等方面的開發,都不斷有進步

記者:近年來,高速切削、高效切削成為行業的熱門話題,具體而言,刀具的發展有哪些更新的方向呢?

沈壯行:目前,機床行業已經迅速進入了數字化制造技術和裝備為特點的新發展時期,傳統的標準化工具已不能滿足其需要,刀具行業因此而進入了“高精度、高效率、高可靠性和專用化”的現代刀具生產新格局。具體在新型刀具材料、耐磨涂層、刀具結構和數字化制造技術等方面的開發,都不斷有進步。

高翔:就刀具技術本身而言,涂層技術和超硬材料技術有了重大突破,舉幾個實例說明:

荷蘭Hauzer技術鍍層公司首次實現用物理氣相沉積(PVD)制備了AlTiN-Al23涂層,并且由Walter公司推出了相應刀具產品。較低的涂層溫度(600℃)保持了切削刃的韌性,在加工不銹鋼或難加工材料時,AlTiN-Al23涂層刀具的切削壽命是AlTiN涂層刀具的2倍。

超硬涂層和納米涂層的實用化。如Balzers公司的AlCrN涂層硬度3200HV,開始氧化溫度1100℃,Platit公司的nACo納米結構涂層硬度達到4500HV,開始氧化溫度1100℃。切削試驗中納米多涂層鉆頭的壽命是普通AlTiN涂層的4倍。

新型立方氮化硼(PCBN)刀具的硬度達到3000~5000HV、耐高溫1400~1500℃、化學穩定性好、摩擦系數低,出現了帶孔、有后角和帶三維斷屑槽型的PCBN刀片,已廣泛用于汽車和模具行業中難加工鑄鐵和淬硬鋼的車、銑、鏜加工,不但可用于精加工,也用于粗加工實現以車、銑代磨,大幅度提高了加工效率。

吳天明:首先是材料方面,例如汽輪機行業大量使用的轉子輪槽銑刀由于型線復雜,仍使用高速鋼材料,近幾年,它的發展也很快,我們引進的日本OSG、SANYO刀具,材料已改成了粉末冶金高速鋼,而意大利CARBITAL公司推出的輪槽刀具則采用粉末冶金高速鋼和粉末冶金硬質合金混合的材料。

涂層方面,高速鋼主要還是PVD,巴爾查斯涂層已經發展到第六代G6涂層,這種AlCrN涂層非常薄,但硬度極高,可顯著減小刀具的磨損和摩擦,SANYO的刀具就用這個涂層。當然,硬質合金刀具通過涂層其壽命也提高了2~3倍。

幾何角度方面來看,原來0°前角、0°螺旋角的銑刀,現在改進成具有一定的前角和螺旋角,我們從德國公司買了工具磨床,準備自己改進。

由于以上三方面的改進,使輪槽銑刀逐漸實現二合一甚至三合一,僅用一把半精刀就取代了原先用的V形刀、加深刀和半精刀,加工效率可以提高2~3倍。

楊曉:就涂層而言,目前一些先進刀具企業都在想辦法將氧化鋁涂層加厚以增加硬度又能保證其不易剝落,也就是在改善涂層和刀具的結合方式、改進過渡層、改變涂層晶粒成長方式等方面作一些努力,使涂層粘結更牢固一些。另外,比如說以前有些教材說化學涂層厚度不能超過12μ,但現在肯納有兩種涂層材料都到了24μ,這也是一個方向。而且涂層技術的多樣化現在也逐漸能夠做到滿足刀具的個性化的需求。 我們的“差別”不應該僅僅理解成直觀的材料、涂層和刀具產品上的差距,還要意識到我們在產品技術積累、企業管理、營銷理念等等方面的差距 記者:顯然,這些新的方向始終是由國外刀具巨頭所引領的,行業的話語權長時間掌握在別人那里,我們國內的刀具企業到底差距在哪里?

高翔:首先在規模上,我們同山特維克可樂滿、肯納金屬等跨國公司就差得很大。我們的“差別”不應該僅僅理解成直觀的材料、涂層和刀具產品上的差距,還要意識到我們在產品技術積累、企業管理、營銷理念等等方面的差距。常聽到國內有的企業談到他們的某些產品性能已與國外產品無異,但就是難以進入大的合資轎車廠。缺乏提供成套先進刀具的能力恐怕是原因之一,開發能力不足和和缺少技術創新源泉也是重要原因。不解決這些問題我們的差距就會越拉越大。

陳明:首先是刀具材料,它是制約刀具切削性能穩定性的重要方面,我們同國外的差距不小。我們做過系統試驗分析,幾何形狀、材料牌號完全一樣的國產刀具和國外刀具相比,國產刀具性能穩定性不夠,在加工中刀具會莫名其妙損壞。我們分析原因,原來是材料組織不均勻,機械性能指標離散性太大。

其次就是我們的涂層技術也不過關,制約了高檔刀具的健康發展。相對來說,國內涂層技術發展還是比較快的,尤其是在對國外進口涂層設備及其工藝進行消化吸收的基礎上,國內已經掌握了有關核心技術,開發出特色刀具產品,比如上海工具廠引進先進的涂層系統,開發出系列整體硬質合金和高速鋼涂層刀具,提升了產品的競爭力。

當然,歸根結底,我認為最大的差距還是在于發展理念,國內不少企業往往僅盯著眼前的問題,只是思索如何解決眼下的吃飯問題,缺少技術儲備和人才儲備思想。當然這也不能完全怪罪企業,目前不少企業也確實存在著這樣的生存問題。

胡祖光:盡管我個人并不了解機床行業發展方面的確切數據,但卻能夠明顯感覺到我們在刀具發展和技術進步方面同國外的差距比機床要大。現在國際上新的材料、涂層、結構設計都發展得非常快,一定意義上這種差距還在不斷加大。包括我們公司在內,國內企業的設計開發基本上以仿制為主,新材料應用還只是中檔水平,高端刀具方面國外占有較大的優勢。

劉獻禮:從刀具本身來看,我覺得最大的差距在材料,我們刀具的穩定性的確達不到發達國家的水平,而且品種不夠多,即便是通用刀具型號種類也不全。盡管有些能仿制國外,實際上有一些還根本仿制不了,高端產品我們還是很難生產。

楊曉:我個人對理念方面的差距感觸較深,國外大企業經幾十年甚至上百年的發展,使得其理念比較理性,比如在競爭方面一般都不會盲目地惡性競爭或重復生產,他們會為了各自長遠的發展,與其它廠商合作,尤其是在別人已經占領的產品需求不大的市場領域。國內一些企業重復生產、大打價格戰,甚至為了減少刀具成本不惜以降低質量為代價,這也是不符合用戶利益的,最終只會造成自己競爭力下降,微薄的利潤只能在短期內解決“吃飯問題”,根本無法創造足夠的創新資金。因此,雖然國內許多企業能進行仿制,但卻無力進行原創性的技術創新。所以,國內許多企業只能跟在國外廠商的后面,缺乏原創性的產品。而創新是一個企業領導市場、避免價格戰的重要法寶。

吳天明:我覺得明顯的差距在于技術創新水平不強,也就是前面所說的能仿制但不能創新,甚至有一些仿制都做不到,材料也不改進,涂層也不考慮,切削角度也沒改變,這樣的刀具恐怕很快就會失去市場。不過我倒是覺得相比而言,國內有些民營企業做得還不錯,在設備上肯投資,也能夠積極跟蹤國際技術水平。 外企的不斷進入對行業也帶來了不少好的影響,他們滿足了國內先進制造業的要求,也因此對國產刀具水平的提升產生了促進作用,外企進入也可能加快行業洗牌

記者:現在像山特維克可樂滿、肯納、伊斯卡等等大企業都已經全面進入中國市場,甚至在中國設廠、建設生產基地,未來幾年會不會對行業造成比較大的影響?

沈壯行:首先應該看到外資企業進入對中國制造技術現代化是有幫助的。當然,對中國企業也造成很大壓力,這是對外開放必然要面對的問題。關鍵看中國企業能否正確應對,揚長避短,走出一條和現代技術接軌的發展道路。

楊曉:我個人認為應該會產生一個洗牌的作用,好的廠商會向國外先進水平靠攏,差的廠很可能就會被淘汰出局。這首先取決于行業、企業領導層的思路,當然也會有資金、人才等其它方面的影響。還有一個問題就是,國外公司在中國設廠的越來越多,隨著在中國市場的時間越來越長,會更加了解中國客戶,原來直接從國外搬過來的各種理念、模式也會逐漸得到改善從而更加適應中國市場的狀況,而且產品的更新換代也會更多地考慮中國市場的需要,在中國本土的競爭能力會逐步提高。到那時,有些廠商想要趕超他們也許會更困難。

陳明:一些人認為外企爭奪了我們的勞動力資源和物質資源,而且不可否認他們從國內企業吸引了不少技術人員甚至高層次人才。現在的市場經濟是開放的,外企的不斷進入對行業也帶來了不少好的影響,他們滿足了國內先進制造業的要求,也因此對國產刀具水平的提升產生了促進作用。不進則退,慢進也是退步。

政府應該加大政策支持和導向力度,國內企業不支持的話,行業發展確實有困難。

記者:有沒有一些合理有效的途徑來促進行業水平的提升?

沈壯行:從目前情況來看,在短期內造就山特維克可樂滿、肯納這樣的“刀具航母”是不現實的。企業應該根據自身條件,找準市場定位,在“發揮優勢、主攻專長、強化服務”方面下功夫,轉變經營思想,從傳統工具產業依靠廉價勞動力、大批量重復生產低附加值標準刀具的經營方針,轉變到依靠科技進步和勞動者聰明才智、為制造業提供高效裝備和優質服務的軌道上來。

不能停留在引進技術和裝備上,還要通過各種形式加強和國際同行間的交流合作,比如貼牌生產、技術合作、建立合資企業甚至并購等等,當然合資、并購過程中,如何溝通中西文化,相互借鑒吸收,使之達到互利雙贏的目的,都需要在實踐中摸索和探討。

另一方面,也需要政府通過各種手段規范市場環境,給企業發展創造公平競爭的條件,以及在產業政策方面加以引導。

胡祖光:造成差距的原因是多方面的,我們基礎比較差,計劃經濟時代企業尋求“大而全”,水平不高,投入也不多。談到途徑,我也覺得政府應該加大政策支持和導向力度,甚至可以像日本韓國那樣對民族工業進行保護,國內企業不支持的話,行業發展確實有困難,但刀具水平再不提高,真會成為瓶頸制約制造業的發展。

在高端產品上與國外合資可以更好地吸收國外的先進技術、加速人才培養,畢竟單買設備帶不來多少進步,買技術成本又太高。合資之后,工人、技術人員能夠得到外方的全面培訓,從而促進市場觀念、管理觀念的轉變。

還有一個關鍵問題就是資金投入,籌措資金可以是企業自行積累或貸款,但是上市也是籌措發展資金的一種途徑。 產學研合作是一種實現高效切削、優化社會資源的有效途徑

記者:產學研合作這種方式,近些年逐漸引起了各方的重視,甚至被提到戰略的高度,這種方式對于行業提升是否也是一種促進呢?

高翔:確實,國外的許多刀具公司與高校都有著十分密切的關系,或者說高校是他們重要的技術源泉,但是國內由于各種原因這種關系似未形成大氣候。

中國刀協在產學研合作上也做了一點嘗試,就是群鉆產業化協調。2003年我們邀請武漢大學、湖南大學、北京理工大、江蘇天工集團、海南高超鉆頭有限公司,還有知名鉆頭專家美籍華人沙濟倫博士開了兩次會,進行一些協調工作,并達成了群鉆產業化實施綱要。

劉獻禮:我覺得目前刀具行業的產學研合作應該是比較成熟的,通過產學研合作也的確能夠提升行業的水平。其實高校的研發本身就應該依托于企業的需求,我們也一直跟企業之間有密切的合作。像我們本身也在做CBN刀具的產業化,跟不少企業之間的產學研合作都進行得不錯,也有企業直接希望我們能夠提供一些解決方案。

胡祖光:我們從2001年就開始與上海交大合作,當時涉及一些項目的性能評價,考慮到上海交大在這方面的設備、人才實力.

我們走到了一起,后來又成立了聯合實驗室,逐漸有了進一步的合作。上海交大方面進行了大量的試驗,建立數據信息,進行理論分析、應用技術分析,減少了我們許多投入,而且在人才上也為我們解決了一些問題。雙方也可以共同研發一些項目,總之這么長時間的合作很不錯,對我們幫助也很大。最近我們又開始了在涂層方面的合作研發。 陳明:產學研合作是一種實現高效切削、優化社會資源的有效途徑,因為很多檢測設備、理論研究對企業而言可能不太現實,高校有這個條件來建設大平臺,況且科研機構的研發工作本身就應該為經濟社會服務的。

在上海市和學校的支持下,我們成立了上海交通大學-上海工具廠有限公司聯合實驗室和上海交通大學-寶鋼股份特殊鋼分公司切削技術研究中心。而且還聯合20多家高校、研究所和航空航天、汽車、模具制造企業,成立了具有良好互利合作關系的上海市切削與刀具協作組。我們將刀具開發企業、工件材料開發企業和刀具應用企業聯合在一起,形成了產學研大平臺,這個大平臺為各方進行信息技術交流和人才交流提供很好的機會,得到雙贏效果,所以大家的積極性和主動性都很高。

我們在研究中左手有材料、右手有刀具,所以舞臺越做越大,每天都在產生數據,并將數據及時反饋服務于相關企業,同時,我們也在積累數據,對各類切削數據進行歸納總結,以數據庫的形式服務于整個切削加工制造業。而且產學研合作對于我們的人才培養也有利,學生不僅能夠很好地掌握基礎理論,也可以深入實踐掌握應用技術。

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