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锋从何出中国刀具行业发展问策


在新型刀具材料、耐磨涂层、刀具结构和数字化制造技术等方面的开发,都不断有进步

记者:近年来,高速切削、高效切削成为行业的热门话题,具体而言,刀具的发展有哪些更新的方向呢?

沈壮行:目前,机床行业已经迅速进入了数字化制造技术和装备为特点的新发展时期,传统的标准化工具已不能满足其需要,刀具行业因此而进入了“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的现代刀具生产新格局。具体在新型刀具材料、耐磨涂层、刀具结构和数字化制造技术等方面的开发,都不断有进步。

高翔:就刀具技术本身而言,涂层技术和超硬材料技术有了重大突破,举几个实例说明:

荷兰Hauzer技术镀层公司首次实现用物理气相沉积(PVD)制备了AlTiN-Al23涂层,并且由Walter公司推出了相应刀具产品。较低的涂层温度(600℃)保持了切削刃的韧性,在加工不锈钢或难加工材料时,AlTiN-Al23涂层刀具的切削寿命是AlTiN涂层刀具的2倍。

超硬涂层和纳米涂层的实用化。如Balzers公司的AlCrN涂层硬度3200HV,开始氧化温度1100℃,Platit公司的nACo纳米结构涂层硬度达到4500HV,开始氧化温度1100℃。切削试验中纳米多涂层钻头的寿命是普通AlTiN涂层的4倍。

新型立方氮化硼(PCBN)刀具的硬度达到3000~5000HV、耐高温1400~1500℃、化学稳定性好、摩擦系数低,出现了带孔、有后角和带三维断屑槽型的PCBN刀片,已广泛用于汽车和模具行业中难加工铸铁和淬硬钢的车、铣、镗加工,不但可用于精加工,也用于粗加工实现以车、铣代磨,大幅度提高了加工效率。

吴天明:首先是材料方面,例如汽轮机行业大量使用的转子轮槽铣刀由于型线复杂,仍使用高速钢材料,近几年,它的发展也很快,我们引进的日本OSG、SANYO刀具,材料已改成了粉末冶金高速钢,而意大利CARBITAL公司推出的轮槽刀具则采用粉末冶金高速钢和粉末冶金硬质合金混合的材料。

涂层方面,高速钢主要还是PVD,巴尔查斯涂层已经发展到第六代G6涂层,这种AlCrN涂层非常薄,但硬度极高,可显著减小刀具的磨损和摩擦,SANYO的刀具就用这个涂层。当然,硬质合金刀具通过涂层其寿命也提高了2~3倍。

几何角度方面来看,原来0°前角、0°螺旋角的铣刀,现在改进成具有一定的前角和螺旋角,我们从德国公司买了工具磨床,准备自己改进。

由于以上三方面的改进,使轮槽铣刀逐渐实现二合一甚至三合一,仅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。

杨晓:就涂层而言,目前一些先进刀具企业都在想办法将氧化铝涂层加厚以增加硬度又能保证其不易剥落,也就是在改善涂层和刀具的结合方式、改进过渡层、改变涂层晶粒成长方式等方面作一些努力,使涂层粘结更牢固一些。另外,比如说以前有些教材说化学涂层厚度不能超过12μ,但现在肯纳有两种涂层材料都到了24μ,这也是一个方向。而且涂层技术的多样化现在也逐渐能够做到满足刀具的个性化的需求。 我们的“差别”不应该仅仅理解成直观的材料、涂层和刀具产品上的差距,还要意识到我们在产品技术积累、企业管理、营销理念等等方面的差距 记者:显然,这些新的方向始终是由国外刀具巨头所引领的,行业的话语权长时间掌握在别人那里,我们国内的刀具企业到底差距在哪里?

高翔:首先在规模上,我们同山特维克可乐满、肯纳金属等跨国公司就差得很大。我们的“差别”不应该仅仅理解成直观的材料、涂层和刀具产品上的差距,还要意识到我们在产品技术积累、企业管理、营销理念等等方面的差距。常听到国内有的企业谈到他们的某些产品性能已与国外产品无异,但就是难以进入大的合资轿车厂。缺乏提供成套先进刀具的能力恐怕是原因之一,开发能力不足和和缺少技术创新源泉也是重要原因。不解决这些问题我们的差距就会越拉越大。

陈明:首先是刀具材料,它是制约刀具切削性能稳定性的重要方面,我们同国外的差距不小。我们做过系统试验分析,几何形状、材料牌号完全一样的国产刀具和国外刀具相比,国产刀具性能稳定性不够,在加工中刀具会莫名其妙损坏。我们分析原因,原来是材料组织不均匀,机械性能指标离散性太大。

其次就是我们的涂层技术也不过关,制约了高档刀具的健康发展。相对来说,国内涂层技术发展还是比较快的,尤其是在对国外进口涂层设备及其工艺进行消化吸收的基础上,国内已经掌握了有关核心技术,开发出特色刀具产品,比如上海工具厂引进先进的涂层系统,开发出系列整体硬质合金和高速钢涂层刀具,提升了产品的竞争力。

当然,归根结底,我认为最大的差距还是在于发展理念,国内不少企业往往仅盯着眼前的问题,只是思索如何解决眼下的吃饭问题,缺少技术储备和人才储备思想。当然这也不能完全怪罪企业,目前不少企业也确实存在着这样的生存问题。

胡祖光:尽管我个人并不了解机床行业发展方面的确切数据,但却能够明显感觉到我们在刀具发展和技术进步方面同国外的差距比机床要大。现在国际上新的材料、涂层、结构设计都发展得非常快,一定意义上这种差距还在不断加大。包括我们公司在内,国内企业的设计开发基本上以仿制为主,新材料应用还只是中档水平,高端刀具方面国外占有较大的优势。

刘献礼:从刀具本身来看,我觉得最大的差距在材料,我们刀具的稳定性的确达不到发达国家的水平,而且品种不够多,即便是通用刀具型号种类也不全。尽管有些能仿制国外,实际上有一些还根本仿制不了,高端产品我们还是很难生产。

杨晓:我个人对理念方面的差距感触较深,国外大企业经几十年甚至上百年的发展,使得其理念比较理性,比如在竞争方面一般都不会盲目地恶性竞争或重复生产,他们会为了各自长远的发展,与其它厂商合作,尤其是在别人已经占领的产品需求不大的市场领域。国内一些企业重复生产、大打价格战,甚至为了减少刀具成本不惜以降低质量为代价,这也是不符合用户利益的,最终只会造成自己竞争力下降,微薄的利润只能在短期内解决“吃饭问题”,根本无法创造足够的创新资金。因此,虽然国内许多企业能进行仿制,但却无力进行原创性的技术创新。所以,国内许多企业只能跟在国外厂商的后面,缺乏原创性的产品。而创新是一个企业领导市场、避免价格战的重要法宝。

吴天明:我觉得明显的差距在于技术创新水平不强,也就是前面所说的能仿制但不能创新,甚至有一些仿制都做不到,材料也不改进,涂层也不考虑,切削角度也没改变,这样的刀具恐怕很快就会失去市场。不过我倒是觉得相比而言,国内有些民营企业做得还不错,在设备上肯投资,也能够积极跟踪国际技术水平。 外企的不断进入对行业也带来了不少好的影响,他们满足了国内先进制造业的要求,也因此对国产刀具水平的提升产生了促进作用,外企进入也可能加快行业洗牌

记者:现在像山特维克可乐满、肯纳、伊斯卡等等大企业都已经全面进入中国市场,甚至在中国设厂、建设生产基地,未来几年会不会对行业造成比较大的影响?

沈壮行:首先应该看到外资企业进入对中国制造技术现代化是有帮助的。当然,对中国企业也造成很大压力,这是对外开放必然要面对的问题。关键看中国企业能否正确应对,扬长避短,走出一条和现代技术接轨的发展道路。

杨晓:我个人认为应该会产生一个洗牌的作用,好的厂商会向国外先进水平靠拢,差的厂很可能就会被淘汰出局。这首先取决于行业、企业领导层的思路,当然也会有资金、人才等其它方面的影响。还有一个问题就是,国外公司在中国设厂的越来越多,随着在中国市场的时间越来越长,会更加了解中国客户,原来直接从国外搬过来的各种理念、模式也会逐渐得到改善从而更加适应中国市场的状况,而且产品的更新换代也会更多地考虑中国市场的需要,在中国本土的竞争能力会逐步提高。到那时,有些厂商想要赶超他们也许会更困难。

陈明:一些人认为外企争夺了我们的劳动力资源和物质资源,而且不可否认他们从国内企业吸引了不少技术人员甚至高层次人才。现在的市场经济是开放的,外企的不断进入对行业也带来了不少好的影响,他们满足了国内先进制造业的要求,也因此对国产刀具水平的提升产生了促进作用。不进则退,慢进也是退步。

政府应该加大政策支持和导向力度,国内企业不支持的话,行业发展确实有困难。

记者:有没有一些合理有效的途径来促进行业水平的提升?

沈壮行:从目前情况来看,在短期内造就山特维克可乐满、肯纳这样的“刀具航母”是不现实的。企业应该根据自身条件,找准市场定位,在“发挥优势、主攻专长、强化服务”方面下功夫,转变经营思想,从传统工具产业依靠廉价劳动力、大批量重复生产低附加值标准刀具的经营方针,转变到依靠科技进步和劳动者聪明才智、为制造业提供高效装备和优质服务的轨道上来。

不能停留在引进技术和装备上,还要通过各种形式加强和国际同行间的交流合作,比如贴牌生产、技术合作、建立合资企业甚至并购等等,当然合资、并购过程中,如何沟通中西文化,相互借鉴吸收,使之达到互利双赢的目的,都需要在实践中摸索和探讨。

另一方面,也需要政府通过各种手段规范市场环境,给企业发展创造公平竞争的条件,以及在产业政策方面加以引导。

胡祖光:造成差距的原因是多方面的,我们基础比较差,计划经济时代企业寻求“大而全”,水平不高,投入也不多。谈到途径,我也觉得政府应该加大政策支持和导向力度,甚至可以像日本韩国那样对民族工业进行保护,国内企业不支持的话,行业发展确实有困难,但刀具水平再不提高,真会成为瓶颈制约制造业的发展。

在高端产品上与国外合资可以更好地吸收国外的先进技术、加速人才培养,毕竟单买设备带不来多少进步,买技术成本又太高。合资之后,工人、技术人员能够得到外方的全面培训,从而促进市场观念、管理观念的转变。

还有一个关键问题就是资金投入,筹措资金可以是企业自行积累或贷款,但是上市也是筹措发展资金的一种途径。 产学研合作是一种实现高效切削、优化社会资源的有效途径

记者:产学研合作这种方式,近些年逐渐引起了各方的重视,甚至被提到战略的高度,这种方式对于行业提升是否也是一种促进呢?

高翔:确实,国外的许多刀具公司与高校都有着十分密切的关系,或者说高校是他们重要的技术源泉,但是国内由于各种原因这种关系似未形成大气候。

中国刀协在产学研合作上也做了一点尝试,就是群钻产业化协调。2003年我们邀请武汉大学、湖南大学、北京理工大、江苏天工集团、海南高超钻头有限公司,还有知名钻头专家美籍华人沙济伦博士开了两次会,进行一些协调工作,并达成了群钻产业化实施纲要。

刘献礼:我觉得目前刀具行业的产学研合作应该是比较成熟的,通过产学研合作也的确能够提升行业的水平。其实高校的研发本身就应该依托于企业的需求,我们也一直跟企业之间有密切的合作。像我们本身也在做CBN刀具的产业化,跟不少企业之间的产学研合作都进行得不错,也有企业直接希望我们能够提供一些解决方案。

胡祖光:我们从2001年就开始与上海交大合作,当时涉及一些项目的性能评价,考虑到上海交大在这方面的设备、人才实力.

我们走到了一起,后来又成立了联合实验室,逐渐有了进一步的合作。上海交大方面进行了大量的试验,建立数据信息,进行理论分析、应用技术分析,减少了我们许多投入,而且在人才上也为我们解决了一些问题。双方也可以共同研发一些项目,总之这么长时间的合作很不错,对我们帮助也很大。最近我们又开始了在涂层方面的合作研发。 陈明:产学研合作是一种实现高效切削、优化社会资源的有效途径,因为很多检测设备、理论研究对企业而言可能不太现实,高校有这个条件来建设大平台,况且科研机构的研发工作本身就应该为经济社会服务的。

在上海市和学校的支持下,我们成立了上海交通大学-上海工具厂有限公司联合实验室和上海交通大学-宝钢股份特殊钢分公司切削技术研究中心。而且还联合20多家高校、研究所和航空航天、汽车、模具制造企业,成立了具有良好互利合作关系的上海市切削与刀具协作组。我们将刀具开发企业、工件材料开发企业和刀具应用企业联合在一起,形成了产学研大平台,这个大平台为各方进行信息技术交流和人才交流提供很好的机会,得到双赢效果,所以大家的积极性和主动性都很高。

我们在研究中左手有材料、右手有刀具,所以舞台越做越大,每天都在产生数据,并将数据及时反馈服务于相关企业,同时,我们也在积累数据,对各类切削数据进行归纳总结,以数据库的形式服务于整个切削加工制造业。而且产学研合作对于我们的人才培养也有利,学生不仅能够很好地掌握基础理论,也可以深入实践掌握应用技术。

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