世界紀錄:最精致的工業牙齒”可以在頭(tóu)發上(shàng)刻字母。
被譽為“最精致的工業齒”。
高精度(dù)銑刀是(shì)精密加(jiā)工領域不可(kě)缺少的工具(jù)。由於基礎材料和加工(gōng)工藝的限製(zhì),我國在這(zhè)一領域長期處於受製於人的局麵。
麵對迫切(qiē)的需求,中國五(wǔ)礦集團公司下屬中鎢高科(000657)錦州地區(qū)公司的技(jì)術團隊,在職業欲望和提升核心競爭力的內在驅動下,走出了一條令人矚目的自主創新之路。他們克服(fú)重重困難,終於創下了世界最精細銑刀的紀錄,突破了製造領(lǐng)域關鍵技術的“卡(kǎ)脖(bó)子”難題。
創新不是炫耀技能,而(ér)是有效服務客戶,占領市場份(fèn)額,才能保證企業立於不敗之地。在爭取(qǔ)盡快進入世界一(yī)流陣營的同時,他們把未來錨定在高附加值(zhí)產(chǎn)品上。
精密(mì)刀具的加(jiā)工極限(xiàn)能達到哪裏?
世界上最精(jīng)細的銑刀,直徑(jìng)隻有0.01毫米(mǐ),可以在米粒上刻出56個(gè)漢字(zì),在一根頭發上刻出7個字母(mǔ)。該產品誕生於中國五礦集團(tuán)旗下中鎢高科錦州地區公司,被譽為(wéi)“最精致的工業牙齒”。如(rú)此極致的(de)精細,不僅代表了公司的創新R&D能力,也突破了(le)製造領域關鍵技術的“瓶頸”問題(tí)。
銑刀是一種帶有一個或多個齒的旋轉刀具,主要用於加工鋁合金、不鏽鋼、模具鋼、樹脂、玻璃纖維等各種(zhǒng)工業材料。其精度是製造業和加工(gōng)業的重要參考指標。尤其(qí)是高(gāo)精度銑刀,是精密加工(gōng)不(bú)可缺少的工具。一旦(dàn)斷(duàn)供,很多產業鏈都會被關停。
2021年10月,我國首次實現0.01 mm直徑銑刀的加工實驗。據了解,金州區公司在研製過程中,突破傳統工藝設計,開創了微型刀具磨削新工藝,解決了(le)結(jié)構設計難、製造狀態難監控、磨(mó)削(xuē)力難(nán)控(kòng)製、刀(dāo)片直徑小、易斷裂等一係列問題。
專注於精密微型(xíng)刀(dāo)具研發的錦(jǐn)州地區公司,是國內著名的“隱(yǐn)形冠軍”,目前擁有330多項發明和實用新型專利。在一個競爭激(jī)烈、產品更新換(huàn)代極快的市場中,金州區公司的主要產品PCB微鑽不斷被進口替代,市場份額居世(shì)界第一。2018年至2021年(nián),公司淨利率從15%增長到19%,也處於同行前列。
"每三部手機中就(jiù)有一部是(shì)由我們錦州地區公司的產品加(jiā)工(gōng)的."中鎢高(gāo)科(kē)董事長李忠澤近日在接受《中國企業家(jiā)》專訪時表示。近年來,由於市場變化迅速,許多(duō)歐洲和日本公司已經退出。在(zài)他看來,市場起伏很正常,關鍵是要不斷進取。“我們不以價格競爭為手段,必須保證成本領(lǐng)先。”
2016年,經曆了重組的中鎢高科,以科(kē)技創新為先導,製定了一(yī)係列新的發展戰略。據了解,中鎢高科(kē)每年新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率超過(guò)30%,技(jì)術研發投入也超過公司總收入(rù)的5%。“金州區投(tóu)資多”。此外,公司每年為科(kē)技人(rén)員的創新(xīn)成果獎勵(lì)2000多萬元。
高精度加工(gōng)時代已經到來,精密工具可以成為破壁人(rén)。一把小小的銑刀,就能改變設備(bèi),提升產品性(xìng)能,推動行業發展,直至影響產業鏈,催生高精度加工的全麵需求。“歸根結底,真正的競爭要靠領先的(de)技術,技術創新能力是(shì)我們的核心競爭力。”李中澤說。
打破圍牆:實現(xiàn)“米粒上刻字”
眼看(kàn)第一個打靶工具就要磨出來了,李學光興衝衝地跑回辦公(gōng)室,喊(hǎn)來同事們一起看。那天(tiān)晚(wǎn)上,隊員們一起吃飯慶(qìng)祝。100多天後,“痛苦、緊張和疲勞的感(gǎn)覺終於煙消雲散,仿佛我們來到(dào)了一個(gè)美麗的(de)新世界”。他形容自己擁有“發現新大陸(000997)和成功攀(pān)登珠穆朗瑪峰的雙重喜悅,以及改變(biàn)未來的想象力”。
42歲的李學光是0.01毫米極小直徑銑刀項目的R&D負責人。最初的R&D機會來自客戶(hù)投訴。2020年底,一個客戶告訴李學光,有(yǒu)些(xiē)刀買不到(dào)了。“既然你是錦州地區的微縮刀,你能這(zhè)樣做嗎?”在他的印象中,當時市麵上的銑刀直(zhí)徑更小,為0.1mm。
2021年初,經過與客戶的幾次討論,李學光意識到高端精密工具“卡脖子”問(wèn)題(tí)的嚴重性。經過多年(nián)的發展,精密(mì)加工的水平已經和過去不一樣了。隨著通信等現代技術對小(xiǎo)尺(chǐ)寸(cùn)、低功耗、多功能、高效率的要求,市場對精密加(jiā)工的需求不僅僅局限於1mm、0.1mm、0.01mm、0.02mm,而是實實在在的需求。10微米的(de)精密加(jiā)工(gōng)時代已經到來。此外,這種(zhǒng)工(gōng)具涉及關(guān)鍵行業,因(yīn)此非(fēi)常小直徑精密工具的供應成(chéng)為重點。在這種環境下,錦州地(dì)區的精密刀具不能停留在(zài)概念階段,技術不能隻作為儲備,而應該轉化為產品,在這些關鍵領域實際應用,發揮作用。
還有一個原(yuán)因就是日本雖然也有類似的(de)產品,但是因為人(rén)家不願意賣,或者因為送(sòng)貨時(shí)間長,價(jià)格很高,幾乎沒有(yǒu)技術服務,所(suǒ)以隻能(néng)望而卻步。“乞討賣刀(dāo)的人真的很痛苦(kǔ)。既然他們(men)發現了我們,我想(xiǎng)我們必須(xū)這麽做,這是切割者的責任。”李學光說道。
在構思初步方案的時候,他先在腦子裏(lǐ)花上三五天,找到核心點,畫圖,模擬,驗證。後來做夢的時候有了新的想法。“最小的技術變革也能改變大事情,這是一種職業抱負。當我醒來時,我覺得這(zhè)是必須要做的。”現在回想起來,他把(bǎ)之前的決心歸(guī)為真誠和激情。
同事口中的李學光有個名字:阿光。弘從小就想成為一名科學家。2004年,作為(wéi)一名(míng)機(jī)械工程專業的本科(kē)生,他從遼寧來到深圳,通過校招加入(rù)錦州地區公司。2013年,基於工作需(xū)要,李學光去讀了光學工程碩士。研發的想法讓他興奮不已,直到(dào)後來,他(tā)發現困難重重。
2021年5月,李學光開始研發0.01~0.04毫米的極小直徑銑(xǐ)刀..第一個困難是沒有設備加工這麽精密的工具。怎麽找加工設備?他的答案是“改變”。“我們以前有一些進口的高精設備,可(kě)以做一些改裝,發揮優(yōu)勢,克服劣勢。比(bǐ)如精度(dù)會提高,磨削力會降低。軸的(de)磨削運動也(yě)要調整(zhěng),通過修改消除一些波動。”
除了硬件,決心和信念也是一大考驗。“你怎麽讓大家(jiā)有信心和你合(hé)作?”李學光有自己的方法(fǎ)。首先是消除(chú)大家(jiā)的顧慮。他對團隊說:“做一個項目(mù),就是要用科學理論指(zhǐ)導實踐(jiàn)。在沒有人能證明這個技術和產品不能成功之(zhī)前,我們一定要堅定的走下去(qù)。發現不可克服的問題或理論錯誤是一件幸運的(de)事情,這是我們應該重點關注的(de)難點。”
二是引(yǐn)導(dǎo)團隊展望未來。“如果製造出(chū)比頭發絲還要細很多倍的銑刀,打(dǎ)破目前銑刀(dāo)的極限,真的可以(yǐ)銑出0.01毫米和0.02毫米寬(kuān)的槽,讓生物醫學(xué)芯片和通信的關鍵部件達到前(qián)所未有的性能,改變行業現狀,解決供應鏈受製於人的問題,讓精密製造騰飛。你(nǐ)願意為此(cǐ)努力嗎?這是你們肩上使命的重量。”
做好心理準備之後,接下來(lái)0.01mm小直(zhí)徑銑刀的技術研究就是(shì)一個反複實驗的過程。李學光說(shuō),技術難度首(shǒu)先體現(xiàn)在“特別容易破”。
0.01mm銑刀與0.1mm的頭發(fā)相比,直徑是其直徑的(de)1/10,截麵積是其1/100,強度(dù)降為0.1mm銑刀的1/1000,吹振即可(kě)折斷。李學光認為(wéi),銑刀必(bì)須應用到這種程度才有其價值。“太薄(báo)了,但(dàn)不代表不(bú)能用。隻要給它穩定準確的加工和使用條(tiáo)件就(jiù)行(háng)了。”
0.01mm極小直徑銑刀因其結構複雜,是設計和磨削難度最大的刀具。為了實現(xiàn)既切削外周刃又切削端齒(chǐ)的完整(zhěng)銑刀(dāo)功能,必須使刀體具有完整的結構。磨削時(shí),刀體不能附著,隻能懸掛。另一方麵,磨削時砂輪的線速度與汽車的線速度相等,衝擊大,容易(yì)折斷。
目(mù)前,0.01mm銑刀作為精(jīng)度要求最高的刀具,讓很多R&D技術人員不敢接手。當直徑縮小到普通刀具的1/10和1/100時,精度也要求(qiú)縮小到1/10和(hé)1/100,這樣(yàng)0.01mm銑刀典型結構(gòu)的精(jīng)度要求達到0.0005mm,難(nán)度(dù)極大。“我們的(de)要求不僅是要做成,還要到位。”
李學光堅信,做應用工程不(bú)同於做科研,結果一定藏在大量的實驗中,要(yào)有耐心。單就結構而言,團(tuán)隊來回試了(le)兩個多月,重複實驗近200次。2021年9月,第一代樣品實現產出。2021年10月,第一代0.01mm銑刀成功加工頭發和米粒。
銑(xǐ)削字符用0.01mm銑刀(dāo)。來源:受訪(fǎng)者
2019年底,錦州地區公司(sī)成功研發出直徑0.01mm的超細微型鑽頭,打破(pò)了我國在該領域長期受製於人的局麵。僅用一年半時間,金州區公司就實現(xiàn)了直徑0.01mm超細微型鑽頭和直徑(jìng)0.01mm極小(xiǎo)銑刀(dāo)鑽銑“雙劍合璧”。
“這(zhè)個成(chéng)績絕對不是一蹴而(ér)就的,而是之前(qián)十年的不斷(duàn)研究和積累。”李(lǐ)學光說,很多事(shì)情,第一個階段,往往會很順利;第二(èr)階段,有點(diǎn)困難,但我努力克服了,以為自己覺得自信了(le)。第(dì)三階段,困(kùn)難解決不了,困難突破不了;第四階(jiē)段,軍心動搖,很多有挑戰性的項目和創業公司基本都死在這個階段。“那麽理性複盤的問題在哪裏?不迷信不消極是很重要的。通(tōng)常,有韌(rèn)性、科學、客觀、理性的團(tuán)隊能夠生(shēng)存下來(lái),做得更好(hǎo),能力(lì)更強,涅槃重生。”
落地:快速“市場(chǎng)第一”。
多年前,中鎢高新金州區公司總經理羅對此深有感觸。那是在2016年前(qián)後的多個行業(yè)展會(huì)上,他被(bèi)一個日(rì)本競爭對手(shǒu)的高管問到“為(wéi)什麽(me)同一個客戶,從捕捉(zhuō)客戶需求到(dào)R&D再到實地測試,在同樣的時間裏,能夠比我們多測試兩到三倍?”
“我們的策略是:以快打快。”羅(luó)這樣總結“中國企業家”。“金州區(qū)的市場占有率是最高的,不僅是(shì)mainland China,全世界隻要有PCB製造的地方,金州區都是最高的(de)。”
這是一個產品更新(xīn)非常快的領域。盡管全球經濟因新冠肺炎疫情而麵臨壓(yā)力,但疫情(qíng)催生了在線活動,並增加了對電(diàn)子產品的需求。同時,隨著5G基礎(chǔ)設(shè)施的推進,全球對PCB產品的需(xū)求呈現出較為強勁的增長。未來5G,汽車電子,工業4.0,雲服務(wù)器等。將成為拉動PCB需求增長的新方向。
在羅的親身經曆(lì)中(zhōng),競爭(zhēng)變得越來越激烈。作為錦州地區的龍(lóng)頭公司,團隊的危(wēi)機感一直(zhí)如影隨形。
“我(wǒ)們總是提(tí)醒自己是否能(néng)更快地開發和更新產品。行業也(yě)反推我們,產品的開發必(bì)須貼近市場需求。”他說(shuō)。錦州(zhōu)地區擁有專利(lì)330多項,其(qí)中發(fā)明100多項。R&D投資方(fāng)麵,“前年是(shì)營收的5%,去年是6%,今年的目標是7%”。
用0.02毫米銑刀加工不鏽鋼。來源:受訪者
2006年,從(cóng)中南大學材料科學專業讀完本科和研究生的羅(luó),一畢業就進入金(jīn)州區公司,從事技術研發工作已有(yǒu)6年。直到一個機會,讓他與市場“接軌”。“我(wǒ)主導的塗料產品項目研發(fā)成功後,市場推不動了。當時的總經理找到我說,要不你自己去市場推廣吧?”
2012年,羅“轉戰”營銷管理。那一年,金州區晉級細分市場第三名。2015年,金州(zhōu)地區主要產品市場占有率達到韓國第一。2019年,東南亞市場也取得重大突破,市(shì)場份額達到第一。羅(luó)的塗料產品在市場(chǎng)上處於領先地位(wèi),成為公司(sī)業績貢獻的“金(jīn)州區法寶”之一。
2017年,中鎢高新在錦州地區公司啟動了第一批職業經理人管理試點,明確(què)了職業經理人的“責、權(quán)、利”,嚴格實行任期目標考(kǎo)核,根據業績考(kǎo)核兌現(xiàn)薪酬,建立(lì)市場化退出機製。2018年起,羅擔任金(jīn)州區公司總經(jīng)理。他希望通過拓展國際市場,“所有地區(qū)都能做到第二第一”。
“沒想到產能翻倍了。”談及金(jīn)州區公司(sī)改革五年間的變化,李忠澤感慨道。據其透露,在整個中鎢高科集團(tuán)中,金州區公司營收占1/6,利潤占1/3。相比一般製造業6%~7%的利潤(rùn)率,錦州地區公司的銷售利潤率接近20%。
未來:製造高(gāo)附加值產品
“我(wǒ)擔心的是我們不夠快。我們需要更快。”李忠澤向(xiàng)金州(zhōu)區公(gōng)司提出了要求。中(zhōng)鎢高科的營收(shōu)水平已經躋身全球前四,他希望在“十四五”內躋身全球前三,進(jìn)入世界一流陣營。“再造(zào)一個新錦州,不能靠堆砌產能的多少(shǎo),而要靠高附加值。”李中澤說。
新冠肺炎疫情和國際形勢已成為影響經濟和產業發展(zhǎn)的重要因素。李(lǐ)中澤認為,對於中鎢高科(kē)這(zhè)樣的全產業鏈公司來說,最大(dà)的機會是中國發展新格局的構建,但公司缺少的是更貼(tiē)近(jìn)用戶的機會。“我們的用戶進入門檻很高(gāo),中國的(精密)刀具以前一直被外國壟斷。”
“小到0.1mm的微鑽產品,目前(qián)全球(qiú)能批量供貨(huò)的PCB工具公(gōng)司(sī)隻有三家,中國隻有一家。”羅對說道。錦州地區(qū)雖然處於行業領(lǐng)先地位,但外部危(wēi)機也無處不在。一方麵是老對(duì)手的實力;另一方麵,新的挑(tiāo)戰者正在施加壓力。
在羅(luó)眼裏,目前大致有(yǒu)三類競爭對手:
一是日本公司,市場份額落後於錦州,技術和品控排名第一,長期是錦州地區的標杆公司;第二類是台資企業(yè),強調成本領先,不願意為R&D和未來花錢(qián);第三類是來自內地的民營(yíng)企業,他們在成本控製方麵做得很好,但他們(men)在R&D的投資也很低。
“恒大確實是行業的發展格局,隻是每個企業的路徑選擇不一樣。”羅對說道。
他總結了金州區(qū)成長的兩大引擎(qíng):一是科技創新能力,意在(zài)“開源”;另一種是精益產能,“追求成本(běn)控製,也就是(shì)節流”。“對手也很關(guān)心我們(men)的(de)R&D投資是如何實現的,資產周轉率是如何(hé)提(tí)高的,雙(shuāng)方的差距在哪(nǎ)裏。”羅(luó)對說道。
據羅(luó)介紹,金州區還在體係(xì)上下功夫,通過設置不同層級,實現不同領域(yù)、不同體量的創新。第一個(gè)是公司級的R&D項(xiàng)目,由R&D副總裁主持,爭取(qǔ)跨部(bù)門突破;第二個是部門R&D項(xiàng)目。“前兩(liǎng)個主要是R&D隊;第三種(zhǒng)是技術(shù)員主導,追求(qiú)R&D,突破生產線。”
最近三年,公司(sī)的自動化建設已經提上日程。2019年5月,金州區公司建成了業(yè)內唯一具有國際先進(jìn)水平的自動化車間。2022年3月,自動化車間二期完工,與上一台機組形成工(gōng)業互(hù)聯生產體係(xì)。
現在在錦州地區公司的自(zì)動化車(chē)間,工人數量(liàng)比傳統(tǒng)工藝減少了一半,清洗、打字工序也實現了無人化(huà)。車間在製品從7天減少(shǎo)到2天(tiān),減少了(le)71.4%。
一些意想不到(dào)的市(shì)場機會也(yě)來了。2020年新冠肺炎爆發疫(yì)情時,口罩產能僅為(wéi)需求的1/30。其中熔噴布是口罩的核心材料,需要噴絲頭來生(shēng)產。製(zhì)造噴絲(sī)板(bǎn)最難的部分是加(jiā)工微孔,需要一個能(néng)加工模(mó)具鋼和不鏽鋼的0.2~0.35 mm微鑽。
生產口罩用熔噴布需要噴絲板,而製(zhì)造噴絲板最難的部分就是微孔的加(jiā)工,需要能夠加工模具鋼和不鏽鋼的0.2 mm和0.3mm微型鑽頭。來源:受訪者
口罩(zhào)需求的(de)激增帶來了噴絲(sī)頭模具和鑽頭需求的激增,形勢緊迫。當(dāng)年3月,金州區公司接到市場需求,開始研發鑽頭。在相關儲備技(jì)術的支持(chí)和多部門(mén)的高效協作下,一周研發成功。4月初,第一批產品配送下線,一直到5月(yuè)中下旬,以(yǐ)滿足市(shì)場需求。該係列產品廣泛應用於(yú)口罩噴絲板模具行業,一個半月銷售收入約1000萬元。
市場增長是羅最大的KPI。從2019年開始,金州地區公司市場(chǎng)份額(é)開始排名第一。“業界關(guān)注我們,現在國際形勢(shì)複(fù)雜。如(rú)何突破,實現既定目標,更穩健的發展,是我們要思考的。壓(yā)力疊加,經營效率不能低,人均年產量要不斷提高,要(yào)向日本和歐美先進製造企業看齊。”
" 0.01毫米銑刀目前(qián)還沒有工業化應用."羅對說道。在成功R&D之後(hòu),公司也(yě)在努力尋找相關的機會和應用場景,比如醫療領域。去年年底,一家海外公司與(yǔ)錦(jǐn)州地區聯係,商談合作的可能性。“這一(yī)年,我們一直在想這件事。現在這種能力已經體現出來了,就要努力推進商業化。”羅對說道(dào)。
去年10月以後,李學光帶領技術R&D團隊接連做了幾項工作(zuò)。一方麵保證了產品的穩定性和量產性,另一方麵更貼(tiē)近應用需(xū)求。“我們去(qù)和行業專家聊聊,他們的需求是什麽,我們有沒有可能快速把握(wò)。大(dà)技術方向(xiàng)何去何從,研(yán)究的效益如何最(zuì)大化。”
目前0.01mm銑刀的技術研發能力(lì)為錦州地(dì)區公司開拓了更廣(guǎng)闊的知名度和(hé)市場空(kōng)間。目前(qián),金洲極(jí)地小直徑銑刀被列為直徑為0.02毫米及(jí)以上的應用級刀具。羅表示,0.01毫米銑刀的問世直(zhí)接拉動了0.02毫米及類似規格產品的出(chū)貨量。“許多不知道我們的芯片封裝和測試以及精密醫療設備的公司已經找到了他們”。
羅還(hái)表示,在金州地區,現在大量出貨的都是直(zhí)徑極小的0.1mm微鑽,比市麵上0.2mm ~ 0.5mm的(de)常規產品要小很(hěn)多。月出貨量已經達到400多萬片(piàn),用於加工芯(xīn)片匹配的封載板。“這是(shì)對PCB工具技術要(yào)求最高,附加值最高的產品”。
原文鏈接:精密加工http://www.dxqiumoji.com/cn/info_15.aspx?itemid=644
