世界紀(jì)錄:最精致的工業(yè)牙齒”可以在頭發(fā)上刻字母。
被譽(yù)為“最精致的工業(yè)齒”。
高精度銑刀是精密加工領(lǐng)域不可缺少的工具。由于基礎(chǔ)材料和加工工藝的限制，我國在這一領(lǐng)域長期處于受制于人的局面。
面對迫切的需求，中國五礦集團(tuán)公司下屬中鎢高科(000657)錦州地區(qū)公司的技術(shù)團(tuán)隊，在職業(yè)欲望和提升核心競爭力的內(nèi)在驅(qū)動下，走出了一條令人矚目的自主創(chuàng)新之路。他們克服重重困難，終于創(chuàng)下了世界最精細(xì)銑刀的紀(jì)錄，突破了制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的“卡脖子”難題。
創(chuàng)新不是炫耀技能，而是有效服務(wù)客戶，占領(lǐng)市場份額，才能保證企業(yè)立于不敗之地。在爭取盡快進(jìn)入世界一流陣營的同時，他們把未來錨定在高附加值產(chǎn)品上。
精密刀具的加工極限能達(dá)到哪里？
世界上最精細(xì)的銑刀，直徑只有0.01毫米，可以在米粒上刻出56個漢字，在一根頭發(fā)上刻出7個字母。該產(chǎn)品誕生于中國五礦集團(tuán)旗下中鎢高科錦州地區(qū)公司，被譽(yù)為“最精致的工業(yè)牙齒”。如此極致的精細(xì)，不僅代表了公司的創(chuàng)新R&D能力，也突破了制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的“瓶頸”問題。
銑刀是一種帶有一個或多個齒的旋轉(zhuǎn)刀具，主要用于加工鋁合金、不銹鋼、模具鋼、樹脂、玻璃纖維等各種工業(yè)材料。其精度是制造業(yè)和加工業(yè)的重要參考指標(biāo)。尤其是高精度銑刀，是精密加工不可缺少的工具。一旦斷供，很多產(chǎn)業(yè)鏈都會被關(guān)停。
2021年10月，我國首次實現(xiàn)0.01 mm直徑銑刀的加工實驗。據(jù)了解，金州區(qū)公司在研制過程中，突破傳統(tǒng)工藝設(shè)計，開創(chuàng)了微型刀具磨削新工藝，解決了結(jié)構(gòu)設(shè)計難、制造狀態(tài)難監(jiān)控、磨削力難控制、刀片直徑小、易斷裂等一系列問題。
專注于精密微型刀具研發(fā)的錦州地區(qū)公司，是國內(nèi)著名的“隱形冠軍”，目前擁有330多項發(fā)明和實用新型專利。在一個競爭激烈、產(chǎn)品更新?lián)Q代極快的市場中，金州區(qū)公司的主要產(chǎn)品PCB微鉆不斷被進(jìn)口替代，市場份額居世界第一。2018年至2021年，公司凈利率從15%增長到19%，也處于同行前列。
"每三部手機(jī)中就有一部是由我們錦州地區(qū)公司的產(chǎn)品加工的."中鎢高科董事長李忠澤近日在接受《中國企業(yè)家》專訪時表示。近年來，由于市場變化迅速，許多歐洲和日本公司已經(jīng)退出。在他看來，市場起伏很正常，關(guān)鍵是要不斷進(jìn)取。“我們不以價格競爭為手段，必須保證成本領(lǐng)先?！?/p>
2016年，經(jīng)歷了重組的中鎢高科，以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，制定了一系列新的發(fā)展戰(zhàn)略。據(jù)了解，中鎢高科每年新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率超過30%，技術(shù)研發(fā)投入也超過公司總收入的5%?！敖鹬輩^(qū)投資多”。此外，公司每年為科技人員的創(chuàng)新成果獎勵2000多萬元。
高精度加工時代已經(jīng)到來，精密工具可以成為破壁人。一把小小的銑刀，就能改變設(shè)備，提升產(chǎn)品性能，推動行業(yè)發(fā)展，直至影響產(chǎn)業(yè)鏈，催生高精度加工的全面需求?！皻w根結(jié)底，真正的競爭要靠領(lǐng)先的技術(shù)，技術(shù)創(chuàng)新能力是我們的核心競爭力?！崩钪袧烧f。
打破圍墻:實現(xiàn)“米粒上刻字”
眼看第一個打靶工具就要磨出來了，李學(xué)光興沖沖地跑回辦公室，喊來同事們一起看。那天晚上，隊員們一起吃飯慶祝。100多天后，“痛苦、緊張和疲勞的感覺終于煙消云散，仿佛我們來到了一個美麗的新世界”。他形容自己擁有“發(fā)現(xiàn)新大陸(000997)和成功攀登珠穆朗瑪峰的雙重喜悅，以及改變未來的想象力”。
42歲的李學(xué)光是0.01毫米極小直徑銑刀項目的R&D負(fù)責(zé)人。最初的R&D機(jī)會來自客戶投訴。2020年底，一個客戶告訴李學(xué)光，有些刀買不到了?！凹热荒闶清\州地區(qū)的微縮刀，你能這樣做嗎？”在他的印象中，當(dāng)時市面上的銑刀直徑更小，為0.1mm。
2021年初，經(jīng)過與客戶的幾次討論，李學(xué)光意識到高端精密工具“卡脖子”問題的嚴(yán)重性。經(jīng)過多年的發(fā)展，精密加工的水平已經(jīng)和過去不一樣了。隨著通信等現(xiàn)代技術(shù)對小尺寸、低功耗、多功能、高效率的要求，市場對精密加工的需求不僅僅局限于1mm、0.1mm、0.01mm、0.02mm，而是實實在在的需求。10微米的精密加工時代已經(jīng)到來。此外，這種工具涉及關(guān)鍵行業(yè)，因此非常小直徑精密工具的供應(yīng)成為重點。在這種環(huán)境下，錦州地區(qū)的精密刀具不能停留在概念階段，技術(shù)不能只作為儲備，而應(yīng)該轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，在這些關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用，發(fā)揮作用。
還有一個原因就是日本雖然也有類似的產(chǎn)品，但是因為人家不愿意賣，或者因為送貨時間長，價格很高，幾乎沒有技術(shù)服務(wù)，所以只能望而卻步?！捌蛴戀u刀的人真的很痛苦。既然他們發(fā)現(xiàn)了我們，我想我們必須這么做，這是切割者的責(zé)任?！崩顚W(xué)光說道。
在構(gòu)思初步方案的時候，他先在腦子里花上三五天，找到核心點，畫圖，模擬，驗證。后來做夢的時候有了新的想法。“最小的技術(shù)變革也能改變大事情，這是一種職業(yè)抱負(fù)。當(dāng)我醒來時，我覺得這是必須要做的?！爆F(xiàn)在回想起來，他把之前的決心歸為真誠和激情。
同事口中的李學(xué)光有個名字:阿光。弘從小就想成為一名科學(xué)家。2004年，作為一名機(jī)械工程專業(yè)的本科生，他從遼寧來到深圳，通過校招加入錦州地區(qū)公司。2013年，基于工作需要，李學(xué)光去讀了光學(xué)工程碩士。研發(fā)的想法讓他興奮不已，直到后來，他發(fā)現(xiàn)困難重重。
2021年5月，李學(xué)光開始研發(fā)0.01~0.04毫米的極小直徑銑刀..第一個困難是沒有設(shè)備加工這么精密的工具。怎么找加工設(shè)備？他的答案是“改變”?！拔覀円郧坝幸恍┻M(jìn)口的高精設(shè)備，可以做一些改裝，發(fā)揮優(yōu)勢，克服劣勢。比如精度會提高，磨削力會降低。軸的磨削運動也要調(diào)整，通過修改消除一些波動?！?/p>
除了硬件，決心和信念也是一大考驗?！澳阍趺醋尨蠹矣行判暮湍愫献?？”李學(xué)光有自己的方法。首先是消除大家的顧慮。他對團(tuán)隊說:“做一個項目，就是要用科學(xué)理論指導(dǎo)實踐。在沒有人能證明這個技術(shù)和產(chǎn)品不能成功之前，我們一定要堅定的走下去。發(fā)現(xiàn)不可克服的問題或理論錯誤是一件幸運的事情，這是我們應(yīng)該重點關(guān)注的難點?！?/p>
二是引導(dǎo)團(tuán)隊展望未來。“如果制造出比頭發(fā)絲還要細(xì)很多倍的銑刀，打破目前銑刀的極限，真的可以銑出0.01毫米和0.02毫米寬的槽，讓生物醫(yī)學(xué)芯片和通信的關(guān)鍵部件達(dá)到前所未有的性能，改變行業(yè)現(xiàn)狀，解決供應(yīng)鏈?zhǔn)苤朴谌说膯栴}，讓精密制造騰飛。你愿意為此努力嗎？這是你們肩上使命的重量?！?/p>
做好心理準(zhǔn)備之后，接下來0.01mm小直徑銑刀的技術(shù)研究就是一個反復(fù)實驗的過程。李學(xué)光說，技術(shù)難度首先體現(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1/10，截面積是其1/100，強(qiáng)度降為0.1mm銑刀的1/1000，吹振即可折斷。李學(xué)光認(rèn)為，銑刀必須應(yīng)用到這種程度才有其價值?！疤×?，但不代表不能用。只要給它穩(wěn)定準(zhǔn)確的加工和使用條件就行了?！?/p>
0.01mm極小直徑銑刀因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是設(shè)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的完整銑刀功能，必須使刀體具有完整的結(jié)構(gòu)。磨削時，刀體不能附著，只能懸掛。另一方面，磨削時砂輪的線速度與汽車的線速度相等，沖擊大，容易折斷。
目前，0.01mm銑刀作為精度要求最高的刀具，讓很多R&D技術(shù)人員不敢接手。當(dāng)直徑縮小到普通刀具的1/10和1/100時，精度也要求縮小到1/10和1/100，這樣0.01mm銑刀典型結(jié)構(gòu)的精度要求達(dá)到0.0005mm，難度極大?！拔覀兊囊蟛粌H是要做成，還要到位。”
李學(xué)光堅信，做應(yīng)用工程不同于做科研，結(jié)果一定藏在大量的實驗中，要有耐心。單就結(jié)構(gòu)而言，團(tuán)隊來回試了兩個多月，重復(fù)實驗近200次。2021年9月，第一代樣品實現(xiàn)產(chǎn)出。2021年10月，第一代0.01mm銑刀成功加工頭發(fā)和米粒。
銑削字符用0.01mm銑刀。來源:受訪者
2019年底，錦州地區(qū)公司成功研發(fā)出直徑0.01mm的超細(xì)微型鉆頭，打破了我國在該領(lǐng)域長期受制于人的局面。僅用一年半時間，金州區(qū)公司就實現(xiàn)了直徑0.01mm超細(xì)微型鉆頭和直徑0.01mm極小銑刀鉆銑“雙劍合璧”。
“這個成績絕對不是一蹴而就的，而是之前十年的不斷研究和積累?！崩顚W(xué)光說，很多事情，第一個階段，往往會很順利；第二階段，有點困難，但我努力克服了，以為自己覺得自信了。第三階段，困難解決不了，困難突破不了；第四階段，軍心動搖，很多有挑戰(zhàn)性的項目和創(chuàng)業(yè)公司基本都死在這個階段。“那么理性復(fù)盤的問題在哪里？不迷信不消極是很重要的。通常，有韌性、科學(xué)、客觀、理性的團(tuán)隊能夠生存下來，做得更好，能力更強(qiáng)，涅槃重生?！?/p>
落地:快速“市場第一”。
多年前，中鎢高新金州區(qū)公司總經(jīng)理羅對此深有感觸。那是在2016年前后的多個行業(yè)展會上，他被一個日本競爭對手的高管問到“為什么同一個客戶，從捕捉客戶需求到R&D再到實地測試，在同樣的時間里，能夠比我們多測試兩到三倍？”
“我們的策略是:以快打快?！绷_這樣總結(jié)“中國企業(yè)家”?！敖鹬輩^(qū)的市場占有率是最高的，不僅是mainland China，全世界只要有PCB制造的地方，金州區(qū)都是最高的。”
這是一個產(chǎn)品更新非?？斓念I(lǐng)域。盡管全球經(jīng)濟(jì)因新冠肺炎疫情而面臨壓力，但疫情催生了在線活動，并增加了對電子產(chǎn)品的需求。同時，隨著5G基礎(chǔ)設(shè)施的推進(jìn)，全球?qū)CB產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)出較為強(qiáng)勁的增長。未來5G，汽車電子，工業(yè)4.0，云服務(wù)器等。將成為拉動PCB需求增長的新方向。
在羅的親身經(jīng)歷中，競爭變得越來越激烈。作為錦州地區(qū)的龍頭公司，團(tuán)隊的危機(jī)感一直如影隨形。
“我們總是提醒自己是否能更快地開發(fā)和更新產(chǎn)品。行業(yè)也反推我們，產(chǎn)品的開發(fā)必須貼近市場需求?！彼f。錦州地區(qū)擁有專利330多項，其中發(fā)明100多項。R&D投資方面，“前年是營收的5%，去年是6%，今年的目標(biāo)是7%”。
用0.02毫米銑刀加工不銹鋼。來源:受訪者
2006年，從中南大學(xué)材料科學(xué)專業(yè)讀完本科和研究生的羅，一畢業(yè)就進(jìn)入金州區(qū)公司，從事技術(shù)研發(fā)工作已有6年。直到一個機(jī)會，讓他與市場“接軌”?！拔抑鲗?dǎo)的涂料產(chǎn)品項目研發(fā)成功后，市場推不動了。當(dāng)時的總經(jīng)理找到我說，要不你自己去市場推廣吧？”
2012年，羅“轉(zhuǎn)戰(zhàn)”營銷管理。那一年，金州區(qū)晉級細(xì)分市場第三名。2015年，金州地區(qū)主要產(chǎn)品市場占有率達(dá)到韓國第一。2019年，東南亞市場也取得重大突破，市場份額達(dá)到第一。羅的涂料產(chǎn)品在市場上處于領(lǐng)先地位，成為公司業(yè)績貢獻(xiàn)的“金州區(qū)法寶”之一。
2017年，中鎢高新在錦州地區(qū)公司啟動了第一批職業(yè)經(jīng)理人管理試點，明確了職業(yè)經(jīng)理人的“責(zé)、權(quán)、利”，嚴(yán)格實行任期目標(biāo)考核，根據(jù)業(yè)績考核兌現(xiàn)薪酬，建立市場化退出機(jī)制。2018年起，羅擔(dān)任金州區(qū)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(chǎn)能翻倍了?！闭劶敖鹬輩^(qū)公司改革五年間的變化，李忠澤感慨道。據(jù)其透露，在整個中鎢高科集團(tuán)中，金州區(qū)公司營收占1/6，利潤占1/3。相比一般制造業(yè)6%~7%的利潤率，錦州地區(qū)公司的銷售利潤率接近20%。
未來:制造高附加值產(chǎn)品
“我擔(dān)心的是我們不夠快。我們需要更快?！崩钪覞上蚪鹬輩^(qū)公司提出了要求。中鎢高科的營收水平已經(jīng)躋身全球前四，他希望在“十四五”內(nèi)躋身全球前三，進(jìn)入世界一流陣營?！霸僭煲粋€新錦州，不能靠堆砌產(chǎn)能的多少，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(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。李中澤認(rèn)為，對于中鎢高科這樣的全產(chǎn)業(yè)鏈公司來說，最大的機(jī)會是中國發(fā)展新格局的構(gòu)建，但公司缺少的是更貼近用戶的機(jī)會?！拔覀兊挠脩暨M(jìn)入門檻很高，中國的(精密)刀具以前一直被外國壟斷?！?/p>
“小到0.1mm的微鉆產(chǎn)品，目前全球能批量供貨的PCB工具公司只有三家，中國只有一家。”羅對說道。錦州地區(qū)雖然處于行業(yè)領(lǐng)先地位，但外部危機(jī)也無處不在。一方面是老對手的實力；另一方面，新的挑戰(zhàn)者正在施加壓力。
在羅眼里，目前大致有三類競爭對手:
一是日本公司，市場份額落后于錦州，技術(shù)和品控排名第一，長期是錦州地區(qū)的標(biāo)桿公司；第二類是臺資企業(yè)，強(qiáng)調(diào)成本領(lǐng)先，不愿意為R&D和未來花錢；第三類是來自內(nèi)地的民營企業(yè)，他們在成本控制方面做得很好，但他們在R&D的投資也很低。
“恒大確實是行業(yè)的發(fā)展格局，只是每個企業(yè)的路徑選擇不一樣。”羅對說道。
他總結(jié)了金州區(qū)成長的兩大引擎:一是科技創(chuàng)新能力，意在“開源”；另一種是精益產(chǎn)能，“追求成本控制，也就是節(jié)流”?！皩κ忠埠荜P(guān)心我們的R&D投資是如何實現(xiàn)的，資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率是如何提高的，雙方的差距在哪里?！绷_對說道。
據(jù)羅介紹，金州區(qū)還在體系上下功夫，通過設(shè)置不同層級，實現(xiàn)不同領(lǐng)域、不同體量的創(chuàng)新。第一個是公司級的R&D項目，由R&D副總裁主持，爭取跨部門突破；第二個是部門R&D項目?！扒皟蓚€主要是R&D隊；第三種是技術(shù)員主導(dǎo)，追求R&D，突破生產(chǎn)線。”
最近三年，公司的自動化建設(shè)已經(jīng)提上日程。2019年5月，金州區(qū)公司建成了業(yè)內(nèi)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，與上一臺機(jī)組形成工業(yè)互聯(lián)生產(chǎn)體系。
現(xiàn)在在錦州地區(qū)公司的自動化車間，工人數(shù)量比傳統(tǒng)工藝減少了一半，清洗、打字工序也實現(xiàn)了無人化。車間在制品從7天減少到2天，減少了71.4%。
一些意想不到的市場機(jī)會也來了。2020年新冠肺炎爆發(fā)疫情時，口罩產(chǎn)能僅為需求的1/30。其中熔噴布是口罩的核心材料，需要噴絲頭來生產(chǎn)。制造噴絲板最難的部分是加工微孔，需要一個能加工模具鋼和不銹鋼的0.2~0.35 mm微鉆。
生產(chǎn)口罩用熔噴布需要噴絲板，而制造噴絲板最難的部分就是微孔的加工，需要能夠加工模具鋼和不銹鋼的0.2 mm和0.3mm微型鉆頭。來源:受訪者
口罩需求的激增帶來了噴絲頭模具和鉆頭需求的激增，形勢緊迫。當(dāng)年3月，金州區(qū)公司接到市場需求，開始研發(fā)鉆頭。在相關(guān)儲備技術(shù)的支持和多部門的高效協(xié)作下，一周研發(fā)成功。4月初，第一批產(chǎn)品配送下線，一直到5月中下旬，以滿足市場需求。該系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于口罩噴絲板模具行業(yè)，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(qū)公司市場份額開始排名第一?！皹I(yè)界關(guān)注我們，現(xiàn)在國際形勢復(fù)雜。如何突破，實現(xiàn)既定目標(biāo)，更穩(wěn)健的發(fā)展，是我們要思考的。壓力疊加，經(jīng)營效率不能低，人均年產(chǎn)量要不斷提高，要向日本和歐美先進(jìn)制造企業(yè)看齊?！?/p>
" 0.01毫米銑刀目前還沒有工業(yè)化應(yīng)用."羅對說道。在成功R&D之后，公司也在努力尋找相關(guān)的機(jī)會和應(yīng)用場景，比如醫(yī)療領(lǐng)域。去年年底，一家海外公司與錦州地區(qū)聯(lián)系，商談合作的可能性?！斑@一年，我們一直在想這件事。現(xiàn)在這種能力已經(jīng)體現(xiàn)出來了，就要努力推進(jìn)商業(yè)化?！绷_對說道。
去年10月以后，李學(xué)光帶領(lǐng)技術(shù)R&D團(tuán)隊接連做了幾項工作。一方面保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和量產(chǎn)性，另一方面更貼近應(yīng)用需求?！拔覀?nèi)ズ托袠I(yè)專家聊聊，他們的需求是什么，我們有沒有可能快速把握。大技術(shù)方向何去何從，研究的效益如何最大化?！?/p>
目前0.01mm銑刀的技術(shù)研發(fā)能力為錦州地區(qū)公司開拓了更廣闊的知名度和市場空間。目前，金洲極地小直徑銑刀被列為直徑為0.02毫米及以上的應(yīng)用級刀具。羅表示，0.01毫米銑刀的問世直接拉動了0.02毫米及類似規(guī)格產(chǎn)品的出貨量?！霸S多不知道我們的芯片封裝和測試以及精密醫(yī)療設(shè)備的公司已經(jīng)找到了他們”。
羅還表示，在金州地區(qū)，現(xiàn)在大量出貨的都是直徑極小的0.1mm微鉆，比市面上0.2mm ~ 0.5mm的常規(guī)產(chǎn)品要小很多。月出貨量已經(jīng)達(dá)到400多萬片，用于加工芯片匹配的封載板?！斑@是對PCB工具技術(shù)要求最高，附加值最高的產(chǎn)品”。
原文鏈接：精密加工http://www.tqgs.com.cn/cn/info_15.aspx?itemid=644
