原標題:打破壟斷，南京高新區(qū)這家企業(yè)“硬核”助力精密制造
來源:中國南京網(wǎng)
中國網(wǎng)-感知南京6月10日訊超硬磨具被譽為先進制造領(lǐng)域不可或缺的“工業(yè)牙齒”。航空航天、國防軍工、光伏、電子信息等領(lǐng)域的各種材料加工難題，在它面前都能迎刃而解。但該領(lǐng)域的高端市場一直被進口產(chǎn)品壟斷，部分關(guān)鍵產(chǎn)品在國內(nèi)屢禁不止。雖然國產(chǎn)超硬磨具的技術(shù)一直在發(fā)展，但在線修整仍存在一些困難。傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)合劑只能對磨料產(chǎn)生物理包埋作用，握持力不足。在南京高新區(qū)，2016年成立的一家年輕企業(yè)——匠工精密(南京)有限公司，通過自主研發(fā)，顛覆傳統(tǒng)熱壓燒結(jié)工藝，走出了一條粘結(jié)劑技術(shù)的創(chuàng)新之路。新一代金屬基多孔超硬磨具應運而生，實現(xiàn)了該領(lǐng)域的順利突破。近日，記者走進工匠精密，聽公司總經(jīng)理工匠精密講述他們的突破故事。
三年研發(fā)攻克技術(shù)難關(guān)
“你看我們手機殼的邊緣為什么這么光滑？為什么這個弧線這么平滑？這些都是用銑刀銑削的，我們最早進入硬質(zhì)合金銑刀鉆頭加工行業(yè)?！辈稍L一開始，當記者問及超硬磨具的作用時，匠人精密首先以一部手機為案例做了簡單的解釋?！盎A(chǔ)加工制造業(yè)大致可以分為車、銑、磨三大類。粘結(jié)磨具不僅承擔磨削領(lǐng)域的工作，還支持車銑行業(yè)車刀和銑刀的生產(chǎn)加工。在制造業(yè)中的重要性不言而喻。”他告訴記者，超硬磨具被譽為先進制造領(lǐng)域不可或缺的“工業(yè)牙齒”，是現(xiàn)代制造業(yè)實現(xiàn)精密加工、super 精密加工最有效、應用最廣泛的制造技術(shù)。
超硬磨具，簡單來說就是將金剛石和立方氮化硼固結(jié)成型為各種磨具。超硬磨具的使用壽命是常規(guī)磨具的300倍以上，工作效率是常規(guī)磨具的6至8倍，優(yōu)勢突出。但由于在線修整困難，一直無法實現(xiàn)全部更換。
經(jīng)過三年多的時間，上千次的實驗，匠人成功研發(fā)出一種全新的合金體系，對金剛石和CBN超硬磨料都具有極佳的潤濕性。被稱為新一代金屬基多孔超硬磨料，因為它是超硬磨料與結(jié)合劑之間的化學金冶金結(jié)合，顛覆了傳統(tǒng)工藝中結(jié)合劑對磨料的物理包埋，完全彌補了傳統(tǒng)超硬磨料無氣孔、不在線修整等缺點。
工匠精密告訴記者，超硬磨具的磨料、結(jié)合劑和孔隙率是固結(jié)磨具的三大要素，是決定其磨削性能的關(guān)鍵?！皩τ诔材ゾ邅碚f，磨料是金剛石和CBN，結(jié)合劑和氣孔是目前傳統(tǒng)超硬磨具面臨的問題?！睋?jù)工匠的精確介紹，傳統(tǒng)磨具主要有樹脂、陶瓷、金屬等。作為鍵合劑，所有這些都是通過物理方法包埋在鍵合劑中的。但在加工過程中，結(jié)合劑對磨料的握持力有限，不僅容易損壞產(chǎn)品，而且影響磨具的使用壽命。同時，傳統(tǒng)的超硬產(chǎn)品沒有氣孔，容易堵塞，冷卻性差，最重要的是不能在線修整，很難滿足復雜形狀的成型和磨削需要。
匠精所克服的是傳統(tǒng)超硬磨具技術(shù)的“硬傷”。他們研制的新一代金屬基多孔超硬磨具，能使超硬材料與結(jié)合劑的金屬成分發(fā)生化學冶金反應，形成合金過渡層，不僅能大大提高磨料的握持度，延長其使用壽命，使其不易脫落，而且在燒結(jié)過程中還能產(chǎn)生40%的孔隙率。這使得磨具具有四個重要的優(yōu)點。一是在研磨過程中，孔隙賦予產(chǎn)品超強的容屑能力，不易堵塞；其次，冷卻液可以完全浸沒在孔隙中，賦予產(chǎn)品超強的冷卻效果，不容易灼傷工件；第三，它賦予了產(chǎn)品超強的自銳性，避免了傳統(tǒng)磨具的鈍化。“第四個優(yōu)點是里程碑式的突破，可以滿足各種在線修整方式，實現(xiàn)高效成形磨削，完全替代普通磨具。”工匠精密告訴記者，這項關(guān)鍵技術(shù)不僅獲得了兩項發(fā)明專利，還擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，徹底顛覆了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，填補了國內(nèi)高端磨料行業(yè)的一大空白。
打破國際壟斷，實現(xiàn)國內(nèi)替代
工匠精密告訴記者，新一代金屬基多孔超硬磨具的多孔蜂窩結(jié)構(gòu)，匹配磨粒與金屬基體冶金結(jié)合帶來的超強握持力，產(chǎn)品具有獨特的持屑能力和冷卻效果，以及超乎想象的鋒利和自銳性，可廣泛應用于磨削各種附著力強的難加工材料。包括航空發(fā)動機鈦合金及高溫合金、硬質(zhì)合金刀具及絲錐行業(yè)、金屬陶瓷刀具行業(yè)、高速鋼刀具系列、汽車凸輪軸曲軸、精密軸承及齒輪、藍寶石襯底、單晶硅等關(guān)鍵零部件的磨削?！捌湓诰€修整能力特別適用于傳統(tǒng)超硬磨具難以適用的各種成形磨削?！?/p>
其中，硬質(zhì)合金銑刀和車刀是制造業(yè)的基礎(chǔ)工具，應用廣泛，產(chǎn)量巨大。而硬質(zhì)合金銑刀和鉆頭加工的強力槽型砂輪多為進口品牌。工匠制作的這一系列產(chǎn)品不僅可以完全替代進口產(chǎn)品，而且在性能上也大大超越。如潘蔚強力切槽系列產(chǎn)品以其優(yōu)異的效果、超高的認知度和良好的性價比，在硬質(zhì)合金工具行業(yè)建立了廣泛的口碑，正在取代進口產(chǎn)品的市場份額，改變了業(yè)內(nèi)“國產(chǎn)強力切槽砂輪沒有好產(chǎn)品”的認知。幾家進口產(chǎn)品代理商已逐漸轉(zhuǎn)向代理潘蔚產(chǎn)品。
高速鋼刀具由于砂輪在線修整整形的要求，不能使用高效CBN超硬磨具，一般使用附加值低、易消耗的低端剛玉磨具。工匠精密告訴記者，他們在上海的一個客戶，之前用剛玉磨具加工大尺寸高速鋼鉆頭，每加工一個鉆頭都需要修整，嚴重影響了生產(chǎn)效率。但使用潘蔚CBN產(chǎn)品后，每300個鉆頭修整一次，磨床功率大大降低，冷卻液更換周期大大延長，產(chǎn)品質(zhì)量提高，一線工人的勞動強度也降低了。據(jù)客戶評價，在潘蔚產(chǎn)品價格超過傳統(tǒng)產(chǎn)品十倍以上的情況下，整體生產(chǎn)成本仍降低了45%。
半導體工業(yè)的發(fā)展也離不開超硬磨具的幫助。精密磨削過程必須保證晶片的光潔度和平行度，整個晶片不能有任何細小裂紋，這對所用的金剛石磨具提出了很高的要求。目前，該領(lǐng)域高端金屬結(jié)合劑產(chǎn)品市場主要被國外產(chǎn)品占據(jù)。工匠精密正在利用自身結(jié)合劑的優(yōu)勢，與南京、深圳的幾家公司合作，開發(fā)用于藍寶石芯片減薄拋光的金剛石磨盤。目前部分技術(shù)指標已達到進口產(chǎn)品水平，后續(xù)研發(fā)仍在進行中，最終將突破半導體硅片研磨。
加大推廣力度助力國家精密制造
雖然在技術(shù)上取得了突破，但要獲得市場認可并不容易?！爱吘垢叨耸袌鲆恢北粐鈮艛?。作為一家年輕的創(chuàng)業(yè)公司，我們還有很長的路要走。”工匠精密告訴記者，即使他們的產(chǎn)品可以替代進口產(chǎn)品，而且價格優(yōu)勢明顯；即使他們的技術(shù)獲得了多項專利，也獲得了2021年全國顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽的獲獎項目。“但許多用戶仍然連測試的機會都不給我們?！钡尘]有灰心，而是不斷溝通，爭取測試機會。在一次又一次的測試中，相對于進口產(chǎn)品的優(yōu)勢得到了充分的驗證。這樣，相對于一個歐洲進口的強開產(chǎn)品，對方加工一個20 mm直徑的成型銑刀產(chǎn)品需要45分鐘，而潘蔚的強開產(chǎn)品只需要30分鐘；還有一次，用戶使用進口冬季強制開口產(chǎn)品加工51個12mm直徑銑刀產(chǎn)品，需要停機修整。然而，潘蔚的強制打開產(chǎn)品可以在不停機的情況下處理超過1500件，而且從來沒有工人在上面工作過...正是通過一次又一次的產(chǎn)品測試對比，展示了國產(chǎn)品牌的無限可能，讓更多的用戶了解了潘蔚的產(chǎn)品，市場也在逐步打開和擴大。
在匠人精密看來，產(chǎn)品研發(fā)和銷售很重要，一直在這兩個方向努力?！耙_到國際先進水平，不僅需要核心關(guān)鍵技術(shù)的突破，還需要持續(xù)創(chuàng)新?！闭蛉绱?，匠人精密與中國科學院冶金研究所、東北大學、北京理工大學重慶創(chuàng)新中心、湖南大學高效磨削工程與技術(shù)國家研究中心等相關(guān)領(lǐng)域的國家科研團隊建立了緊密的集成連接。接下來，在不斷擴充R&D團隊的同時，他們還將加大銷售團隊的建設(shè)，“擴大資源的積累，讓國產(chǎn)超硬磨具真正在先進制造業(yè)得到廣泛應用?！?/p>
工匠精密告訴記者，潘蔚，取自《舊五代史·唐書》，意為重任在肩，保家衛(wèi)國?！敖酉聛恚覀儗⒗^續(xù)發(fā)揚工匠精神，不忘助力國家精密制造行業(yè)的初心，為國家貢獻自己的一份力量?！?/p>
